JP6253039B1 - 薄膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークを連続的に投入して表面処理や薄膜形成等の各種の真空処理を連続的に行うことができると共に、ワークに対して高品質且つ高性能な薄膜形成を短時間で実現することが可能な薄膜形成装置を提供する。【解決手段】ロードロックスペース１６ａと、第１の表面処理スペース１６ｂと、スパッタ処理スペース１６ｃと、第２の表面処理スペース１６ｄとを有するメインチャンバ１２と、被処理物を収容するワークチャンバ１７ａ〜１７ｄとを備えた薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法において、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄをメインチャンバ１２の蓋部材１４に押圧した第１の位置にあるとき、ロードロックスペース１６ａにおいてワークの導入又は取り出しを行い、各スペース１６ｂ〜１６ｄにおいてワークに対して独立して真空処理を行う。【選択図】図５

Description

本発明は、プラスチック成型品等の種々の形状を有するワークを連続的に投入して表面処理や薄膜形成等の各種の真空処理を連続的に行う薄膜形成装置に関する。

例えば、自動車のヘッドランプのリフレクターや計器類は、射出成型されたプラスチック成型品（ワーク）が使用される。これらのワークに対しては、鏡面仕上げや金属質感を持たせる目的から、クロム（Ｃｒ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属をターゲットとしたスパッタリングによる金属薄膜の形成がなされる。そして、スパッタリングによる薄膜形成後には、金属膜の酸化防止や表面の傷付き等の保護のため、別の薄膜形成装置に搬送され、その装置のチャンバ内でヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）等のモノマーガスを利用したプラズマＣＶＤによる酸化シリコン保護膜等が形成される。

このようなワークに対する成膜は、射出成型機によるワークの生産サイクルと連動した形で行うことが好ましい。しかしながら、従来の薄膜生成装置においては、成膜開始前のチャンバ内の圧力を１０^−３Ｐａ程度の高真空圧まで減圧しない場合に、スパッタリング後のワークの表面の反射率が低下する他、黄変と呼ばれる現象が発生することが知られている。これらの問題は、主として、チャンバ内の酸素又は水分の影響によるものであり、これらを除去するために、減圧に長い時間を要するという問題があった。

そこで、かかる問題を解消すべく、スパッタリングによる薄膜形成とプラズマＣＶＤによる保護膜の形成を同一のチャンバ内で実行する装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。これらの装置は、必要最小限の真空度でスパッタリングにより成膜を行うことから、真空引きに要する時間が短くスパッタリングを早く開始することができ、高速成膜が可能となり、また、短いタクトタイムで高品質・高反射率の金属薄膜を成膜することが可能となる。しかしながら、これらの装置は、スパッタリングによる薄膜形成とプラズマＣＶＤによる保護膜の形成とを、同一のチャンバ内で実行しているため、成膜の高速化には限界がある。

そこで、第１の開口と第２の開口をそれぞれ有する２つのワークチャンバをロードロックスペースとスパッタ処理スペースとの間で順次搬送し、第１の開口を介して被処理物（ワーク）の出し入れを行い、第２の開口を介して真空破壊や排気を適宜行うことが可能な真空処理装置が提案されている（例えば特許文献３参照）。かかる真空処理装置により、ワークの導入や取り出しと成膜処理とを、同一装置の異なるワークチャンバ内で行うことができるため、真空引きに要する時間を更に短くすることができ、成膜時間の短縮が可能になる。

特開２０１５−１１３５１３号公報 特開２００４−２８８８７８号公報 特許第４７０２８６７号公報

しかしながら、特許文献３に記載の真空処理装置は、被処理物（ワーク）の真空処理時において、ワークが導入されたワークチャンバを搬送機構により真空処理スペースに搬送し、第１の開口と第２の開口の少なくとも何れかをメインチャンバ内に開放した状態で真空処理を実行する。従って、３つ以上のワークチャンバでそれぞれ異なる真空処理を同時に行うと、薄膜の品質や性能が低下することから、特許文献３の真空処理装置に３つ以上のワークチャンバを適用することはできない。また、特許文献３に記載の真空処理装置は、ワークチャンバ内にワークを保持する保持部材を取り外す際には、メインチャンバを大気開放する必要が生じ、真空引きに時間を要することになる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、プラスチック成型品等の種々の形状を有するワークを連続的に投入して表面処理や薄膜形成等の各種の真空処理を連続的に行うことができると共に、ワークに対して高品質且つ高性能な薄膜形成を短時間で実現することが可能な薄膜形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、ロードロックスペースと、第１の表面処理スペースと、スパッタ処理スペースと、第２の表面処理スペースとの４つのスペースを、回転対称位置に有するメインチャンバと、前記メインチャンバ内に収容され、前記４つのスペースの何れかに配置される、上下方向に開口した４つのワークチャンバと、前記４つのワークチャンバを、鉛直方向で異なる第１の位置と第２の位置とに移動する移動手段と、前記４つのワークチャンバを保持し、前記４つのワークチャンバが前記第２の位置に移動された場合において、前記４つのワークチャンバを同時に回転して前記４つのスペースの何れかから他の何れかに搬送する搬送手段と、前記メインチャンバ内を排気する排気手段と、前記メインチャンバの上部開口を封止する蓋部材であって、前記４つのワークチャンバが前記第１の位置に移動された場合において、前記ロードロックスペースに配置する何れかのワークチャンバの上部開口を開放可能とすると共に、他の３つのワークチャンバの上部開口を封止する蓋部材と、前記４つのワークチャンバが前記第１の位置に移動された場合において、前記４つのワークチャンバの前記上部開口を前記蓋部材で封止した状態で前記４つのワークチャンバの下部開口を介してそれぞれを独立して排気する個別排気手段と、前記４つのワークチャンバが前記第１の位置に移動された場合において、前記ロードロックスペース以外の３つの処理スペースにおいて被処理物に対して個別処理を行う処理手段と、前記スパッタ処理スペースにおいて、被処理物にスパッタ処理を施して均一な金属薄膜を成膜するスパッタ処理手段と、前記スパッタ処理手段において、前記金属薄膜の成膜材料として用いる、銅製のベースプレートと、アルミニウム製のターゲットと、エンボス状の銅板とが接着され、前記エンボス状の銅板が前記銅製のベースプレートと前記アルミニウム製のターゲットとの間に配置されてなるアルミニウムを含むターゲット材と、を備え、前記第１の位置では、前記ロードロックスペースにおいて被処理物の導入又は取り出しが行われ、且つ前記ロードロックスペース以外の３つの処理スペースにおいて被処理物に対して個別処理が行われ、前記第２の位置では、前記４つのワークチャンバの上部開口及び下部開口の両方が前記メインチャンバ内に開放され、前記４つのワークチャンバが前記メインチャンバを介して前記排気手段で排気された状態で、前記搬送手段により搬送可能となることを特徴とする薄膜形成装置にある。

本発明の第２の態様は、前記ロードロックスペース以外の３つの処理スペースに配置するワークチャンバのうちの所定スペースに配置する１つのワークチャンバを排気する前記個別排気手段は、前記排気手段を兼ねており、前記第１の位置では、前記所定スペースに配置する１つのワークチャンバが、前記メインチャンバに連通する前記下部開口を介して前記排気手段で排気され、他の３つのワークチャンバが、前記下部開口に接続された前記個別排気手段で排気され、前記第２の位置では、前記４つのワークチャンバの前記上部開口が前記メインチャンバ内に開放され、且つ前記所定スペースの１つのワークチャンバの前記下部開口が前記メインチャンバ内に開放されると、前記他の３つのワークチャンバの前記下部開口には前記個別排気手段が接続された状態と、前記４つのワークチャンバの前記上部開口及び前記下部開口の両方が前記メインチャンバ内に開放され、前記搬送手段により搬送が可能な状態と、があることを特徴とする第１の態様の薄膜形成装置にある。

本発明の第３の態様は、前記第１の表面処理スペースにおいて、高周波プラズマを用いて前記被処理物に前処理を施す第１の表面処理手段と、前記第２の表面処理スペースにおいて、高周波プラズマを用いて前記被処理物に後処理を施す第２の表面処理手段とを備えることを特徴とする第１の態様又は第２の態様の薄膜形成装置にある。

本発明の第４の態様は、前記４つのワークチャンバ内に着脱自在にそれぞれ設けられた、前記被処理物を所定の姿勢で保持する保持部材と、前記ワークチャンバ内で前記保持部材を回転して前記被処理物を所定の姿勢に変更する変更手段とを備えることを特徴とする第１の態様〜第３の態様の何れかの薄膜形成装置にある。

本発明の第５の態様は、前記スパッタ処理スペースに配置するワークチャンバ内で、前記変更手段による前記被処理物の姿勢の変更に連動して、スパッタ処理用マグネットの駆動速度を制御する制御手段を備えることを特徴とする第４の態様の薄膜形成装置にある。

本発明によれば、プラスチック成型品等の種々の形状を有するワークを連続的に投入して表面処理や薄膜形成等の各種の真空処理を連続的に行うことができると共に、ワークに対して高品質且つ高性能な薄膜形成を短時間で実現することが可能な薄膜形成装置を提供することができる。

図５のＡ−Ａ′線断面図である。 図５のＡ−Ａ′線断面図である。 図５のＢ−Ｂ′線断面図である。 図５のＢ−Ｂ′線断面図である。 本実施形態の薄膜形成装置におけるメインチャンバと各ワークチャンバの位置関係を概念的に示した平面図である。 図５に示すＡ−Ａ′線方向の断面の一部を概念的に示したＡ−Ａ′線部分断面図である。 図５に示すＣ−Ｃ′線方向の断面を概念的に示したＣ−Ｃ′線断面図である。 図７に示す保持部材に保持したワークを回転駆動させた状態を概念的に示した図である。 （ａ）は図８に示す保持部材に保持したワークに真空処理を施した状態を概念的に示した図であり、（ｂ）は（ａ）のワークを図８の矢印Ｄ２方向に回転させた図であり、（ｃ）は（ａ）のワークを図８の矢印Ｄ３方向に回転させた図である。

本発明を下記実施形態に基づいて詳細に説明する。以下の説明は本発明の一態様を示すものであって、本発明はその要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更可能である。

（実施形態１）
（薄膜形成装置）
図１は、本発明の実施形態にかかる薄膜形成装置におけるメインチャンバの蓋部材に各ワークチャンバを当接しロードロックスペースのワークチャンバを外部に開放した状態の図５のＡ−Ａ′線断面図であり、図２は、当該装置を密閉し各ワークチャンバをメインチャンバ内に開放した状態の図５のＡ−Ａ′線断面図であり、図３は、当該装置におけるメインチャンバの蓋部材に各ワークチャンバを当接した状態の図５のＢ−Ｂ′線断面図であり、図４は、当該装置を密閉し各ワークチャンバをメインチャンバ内に開放した状態の図５のＢ−Ｂ′線断面図である。

図１〜図４に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１は、架台１０と、高真空排気ポンプ１１と、架台１０上に設けられ高真空排気ポンプ１１により真空排気されるメインチャンバ１２と、メインチャンバ１２内の回転対称位置にそれぞれ設けられたロードロックスペース１６ａ、第１の表面処理スペース１６ｂ、スパッタ処理スペース１６ｃ及び第２の表面処理スペース１６ｄの何れかに配置される４つのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄと、当該ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを載置した搬送テーブル１８を介して搬送する搬送機構１９と、当該ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを鉛直方向で異なる第１の位置（後述する）と第２の位置（後述する）とに移動する移動機構４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄと、メインチャンバ１２の上部開口１３を封止する蓋部材１４と、当該ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄ内を独立して真空排気する高真空排気ポンプ３１，３２と、第１の表面処理スペース１６ｂ及び第２の表面処理スペース１６ｄで表面処理に用いる高周波電極４８，４９と、スパッタ処理スペース１６ｃでスパッタ処理に用いる成膜用スパッタ源５０とを備えている。また、薄膜形成装置１は、蓋部材１４を上下方向に移動させる開閉機構１５を有しており、開閉機構１５により蓋部材１４を上下方向に移動して、メインチャンバ１２の上部開口１３を開放及び封止することができるようになっている。

図５は、本実施形態の薄膜形成装置におけるメインチャンバと各ワークチャンバの位置関係を概念的に示した平面図である。図５に示すように、メインチャンバ１２の内部には、ロードロックスペース１６ａと、第１の表面処理スペース１６ｂと、スパッタ処理スペース１６ｃと、第２の表面処理スペース１６ｄとが９０°毎の回転対称位置に設けられている。メインチャンバ１２内には４つのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが収容され、各スペース１６ａ〜１６ｄの何れかに配置されるようになっている。

図１〜図４に示すように、詳細は後述するが、かかる構成により、薄膜形成装置１は、４つのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが第１の位置（図１及び図３参照）にある場合に、ロードロックスペース１６ａにおいて被処理物（以下、「ワークＷ」という、図６等参照）の導入又は取り出しを行うことができ、且つ第１の表面処理スペース１６ｂ、スパッタ処理スペース１６ｃ及び第２の表面処理スペース１６ｄにおいてワークＷに対して所定の真空処理を行うことができる。この場合、４つのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄは、メインチャンバ１２から切り離され、それぞれ独立したチャンバとして機能する。また、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが第２の位置（図２及び図４参照）にある場合には、これらの上部開口２０ａ〜２０ｄをメインチャンバ１２内に開放し、下部開口３０ａ〜３０ｄを高真空排気ポンプ３１，３２から離間した状態で、搬送機構１９で各スペース１６ａ〜１６ｄにそれぞれ搬送することができる。つまり、搬送機構１９は各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの搬送手段として機能する。

図１及び図２に示すように、メインチャンバ１２は、その上面の全領域に亘って外部と連通する上部開口１３が設けられており、メインチャンバ１２の開閉機構１５側の底面の周縁部には、外部と連通する下部開口５５ｃが設けられている。また、メインチャンバ１２の底面の架台１０側には、メインチャンバ１２全体の内部を真空排気する高真空排気ポンプ１１が設けられている。高真空排気ポンプ１１は、排気管５７を介して下部開口５５ｃに接続されており、かかる構成により、メインチャンバ１２の内部を真空排気することができる。

図１〜図４に示すように、４つのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄは、その上面の全領域に亘って外部と連通する上部開口２０ａ〜２０ｄがそれぞれ設けられている。一方、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの底面の各スペース１６ａ〜１６ｄの何れかに対応する位置に、外部と連通する下部開口３０ａ〜３０ｄがそれぞれ設けられている。

メインチャンバ１２の中央周辺には回転機構である搬送機構１９が設けられており、搬送機構１９の回転軸に搬送テーブル１８が設けられている。搬送テーブル１８には４つの開口５４ａ〜５４ｄが設けられ、開口５４ａ〜５４ｄの周縁部上にワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが載置されている。ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの下部開口３０ａ〜３０ｄは、搬送テーブル１８の開口５４ａ〜５４ｄよりも口径が小さく、開口５４ａ〜５４ｄ内に下部開口３０ａ〜３０ｄの周縁部が露出している。詳細は後述するが、この下部開口３０ａ〜３０ｄの周縁部の露出した部分に、移動機構４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄが当接して、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを鉛直方向で異なる第１の位置と第２の位置とに移動することができる。

薄膜形成装置１は、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが搬送テーブル１８上に載置された状態で、搬送機構１９により各スペース１６ａ〜１６ｄの何れかに配置できるようになっている。具体的には、図５に示すように、搬送テーブル１８上に載置された各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを、搬送機構１９により矢印Ｄ１の方向に９０°回転させて、何れかのスペース１６ａ〜１６ｄに搬送することで、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの配置換えを同時に行うことができる。

図１〜図４に示すように、メインチャンバ１２の底面には、４つのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを鉛直方向の異なる第１の位置と第２の位置とに移動する移動手段が設けられている。かかる移動手段は、搬送テーブル１８上に載置された各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの下部開口３０ａ〜３０ｄの周縁部の露出した部分に当接して、これらを上昇又は下降させる所謂リフトである。具体的にこのリフトは、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの底面の周縁部の所定の位置に当接可能となるようにメインチャンバ１２の底面に設けられた移動機構４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄである。なお、移動機構４１ｃは、１台でワークチャンバ１７ｃを上下方向に移動できるようになっている。

移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄは、それらの上下方向の他端側に伸縮部４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｄが伸縮自在に設けられている。伸縮部４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｄの他端側には、ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄの底面に当接する当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄが設けられている。当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄは、搬送テーブル１８の開口５４ａ，５４ｂ，５４ｄの口径よりも小さい幅を有しており、開口５４ａ，５４ｂ，５４ｄを通り抜けられるようになっている。そして、移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄにより各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄを持ち上げることにより、開口５４ａ，５４ｂ，５４ｄを通って、各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄの下部開口３０ａ，３０ｂ，３０ｄの周縁部の露出した部分に当接することができる（図１及び図３参照）。かかる構成により、移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄと、伸縮部４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｄの上下方向の動きに連動して、当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄが上下に移動可能となる。

移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄを駆動すると、伸縮部４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｄに連動して当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄが上昇し、これらが搬送テーブル１８の開口５４ａ，５４ｂ，５４ｄを通って搬送テーブル１８上の各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄの下部開口３０ａ，３０ｂ，３０ｄの周縁部の露出した部分に当接する。そして、当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄが各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄを持ち上げてメインチャンバ１２の蓋部材１４に圧接する。このときの各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄのメインチャンバ１２内の位置が第１の位置である（図１及び図３参照）。一方、移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄを駆動して、各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄを搬送テーブル１８上に降ろすことも可能である。このときの各ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄのメインチャンバ１２内の位置が第２の位置である（図２及び図４参照）。

図１及び図２に示すように、移動機構４１ｃは、伸縮部４３ｃを有する構成は移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄが伸縮部４３ａ，４３ｂ，４３ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｄを有する構成と同様であるが、伸縮部４３ｃ上に設けられた貫通孔を有しない調整板４６と、調整板４６上に設けられた当接部材４７とを有しており、調整板４６のワークチャンバ１７ｃ側の面には、下部開口３０ｃの周囲を囲む枠状の当接部材４７が設けられて構成されている。調整板４６上の当接部材４７は、搬送テーブル１８の開口５４ｃの口径よりも小さい幅を有しており、開口５４ｃを通り抜けられるようになっている。そして、開口５４ｃを通って、ワークチャンバ１７ｃの下部開口３０ｃの周縁部の露出した部分に当接し、移動機構４１ｃによりワークチャンバ１７ｃを持ち上げることができる。かかる構成により、移動機構４１ｃは、移動機構４１ａ等と同様にして、ワークチャンバ１７ｃを持ち上げて蓋部材１４に圧接して第１の位置（図１参照）とし、ワークチャンバ１７ｃを搬送テーブル１８上に降ろして第２の位置（図２参照）とすることができる。

図１〜図４に示すように、蓋部材１４には、各スペース１６ａ〜１６ｄの何れかに対応する位置に、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの上部開口２０ａ〜２０ｄと略同一形状を有し、外部と連通する開口部５６ａ〜５６ｄがそれぞれ設けられている。また、蓋部材１４は、上部開口２０ａ〜２０ｄと開口部５６ａ〜５６ｄとを封止するための開閉蓋２１ａ〜２１ｄを有しており、蓋部材１４上の各スペース１６ａ〜１６ｄに対応する位置に、それぞれ配置されている。これらにより、上部開口２０ａ〜２０ｄと開口部５６ａ〜５６ｄとを封止することができる。なお、開閉蓋２１ａ〜２１ｄは、駆動手段（不図示）により上下方向に移動して、上部開口２０ａ〜２０ｄを開放及び封止することができる。

薄膜形成装置１は、蓋部材１４及び開閉蓋２１ａ〜２１ｄにより、メインチャンバ１２の上部開口１３，２０ａ〜２０ｄが封止され、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを上述の第１の位置に移動させた状態で高真空排気ポンプ３１，３２を連結することにより、ワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄ内を、それぞれ独立して真空排気することができる。なお、詳細は後述するが、ワークチャンバ１７ｃは、高真空排気ポンプ１１により真空排気される。

図１及び図２に示すように、高真空排気ポンプ３１は、メインチャンバ１２の架台１０側の底面の、ロードロックスペース１６ａに対応する位置に設けられており、排気管３４及び蛇腹排気管３３ａを介して下部開口３０ａに接続されている。かかる構成により、高真空排気ポンプ３１は、ロードロックスペース１６ａに搬送された各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの何れかの内部を排気することができる。即ち、高真空排気ポンプ３１は、ロードロックスペース１６ａ内の各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの個別排気手段として機能する。一方、図３及び図４に示すように、高真空排気ポンプ３２は、メインチャンバ１２の架台１０側の底面の、第１の表面処理スペース１６ｂに対応する位置に設けられており、排気管３５，３６及び蛇腹排気管３３ｂ，３３ｄを介して下部開口３０ｂ，３０ｄに接続されている。排気管３６は、排気管３５に接続されて高真空排気ポンプ３２に接続されている。高真空排気ポンプ３２を用いて、第１の表面処理スペース１６ｂ及び第２の表面処理スペース１６ｄに搬送された各ワークチャンバ１７ｂ，１７ｄの何れかの内部を真空排気するように構成されている。即ち、高真空排気ポンプ３２は、第１の表面処理スペース１６ｂ及び第２の表面処理スペース１６ｄ内の各ワークチャンバ１７ｂ，１７ｄの個別排気手段として機能する。

図１〜図４に示すように、メインチャンバ１２の底面の各スペース１６ａ，１６ｂ，１６ｄに対応する位置には、外部と連通する下部開口５５ａ，５５ｂ，５５ｄがそれぞれ設けられている。下部開口５５ａ，５５ｂ，５５ｄには、それらの上方の略中央に、厚さ方向に貫通して設けられた貫通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｄを有する当接板３８ａ，３８ｂ，３８ｄが固定され、貫通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｄを閉塞するように蛇腹排気管３３ａ，３３ｂ，３３ｄが連結されている。蛇腹排気管３３ａ，３３ｂ，３３ｄの端部には、略中央に厚さ方向に貫通して設けられた貫通孔３９ａ，３９ｂ，３９ｄを有する当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄが固定されている。移動機構４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄにより、当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄが蓋部材１４の方向に持ち上げられると、それらに連動して蛇腹排気管３３ａ，３３ｂ，３３ｄが伸縮する。そして、当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄがワークチャンバ１７ａ，１７ｂ，１７ｄの底面に当接されると、これらの下部開口３０ａ，３０ｂ，３０ｄと、当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄの貫通孔３９ａ，３９ｂ，３９ｄと、当接板３８ａ，３８ｂ，３８ｄの貫通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｄと、メインチャンバ１２の下部開口５５ａ，５５ｂ，５５ｄとが連通する。

そして、この下部開口５５ａ，５５ｂ，５５ｄに、排気管３４〜３６の端部が連結されると、仕切弁（不図示）を介して高真空排気ポンプ３１，３２に接続され、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの何れかの内部を真空排気することができる。また、排気管３４〜３６には、真空破壊弁４５ａ，４５ｂ，４５ｄも並列して接続されていることから、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの何れかの内部の真空を破壊することもできる。

図１及び図２に示すように、メインチャンバ１２の底面には、外部と連通する下部開口５５ｃが設けられており、この下部開口５５ｃに排気管５７が接続されることにより、高真空排気ポンプ１１は、スパッタ処理スペース１６ｃに配置された各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの何れかの内部を独立して真空排気することができる。即ち、高真空排気ポンプ１１は、メインチャンバ１２の排気手段と、スパッタ処理スペース１６ｃに配置された各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの何れかの排気手段を兼ねるものである。そして、スパッタ処理スペース１６ｃ内の各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの個別排気手段として機能する。

図２及び図４に示すように、薄膜形成装置１は、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが搬送テーブル１８上に載置され第２の位置に移動させた状態では、上部開口２０ａ〜２０ｄがメインチャンバ１２の蓋部材１４から離間し、且つ下部開口３０ａ〜３０ｄから高真空排気ポンプ３１，３２が離間する。この状態では、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄは、メインチャンバ１２内に開放されるため、独立して真空排気されずに上述の高真空排気ポンプ１１によりメインチャンバ１２と共に排気される。

図１〜図４に示すように、第１の表面処理スペース１６ｂ及び第２の表面処理スペース１６ｄでは、高周波電極４８，４９を用いて表面処理を行い、両者は高周波の出力値が異なること以外は同様の処理であるので、共通の高真空排気ポンプ３２を用いて排気処理を行ったとしても、処理精度に影響は無い。１台の高真空排気ポンプ３２で２つのワークチャンバ１７ｂ，１７ｄ内を真空排気できるので、装置のコンパクト化を実現することができる。また、高真空排気ポンプ１１は、メインチャンバ１２の真空排気を行うと共に、スパッタ処理スペース１６ｃの何れかのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの真空排気も独立して行えるようになっている。一方、高真空排気ポンプ３２は、ワークチャンバ１７ｂ，１７ｄの真空排気をそれぞれ独立して行うように構成されているが、この構成に限定されない。例えば、メインチャンバ１２とワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの真空排気を独立して行えるように、任意の排気手段を設けてもよい。

ロードロックスペース１６ａでワークＷの導入又は取り出しを行い、且つそれ以外の各スペース１６ｂ〜１６ｄで独立してそれぞれ真空処理を行う場合には、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第１の位置に移動して行う。各スペース１６ｂ〜１６ｄにおける個別の真空処理は、以下の処理手段を用いて行う。

メインチャンバ１２上の、各スペース１６ｂ〜１６ｄの何れかに対応する位置に、ワークＷに対して独立してそれぞれ真空処理を行う処理手段が設けられている。かかる処理手段は、第１の表面処理スペース１６ｂにおいて、高周波プラズマを用いてワークＷの表面に前処理を施す第１の表面処理手段であり、スパッタ処理スペース１６ｃにおいて、ワークＷの表面にスパッタ処理を施すスパッタ処理手段であり、第２の表面処理スペース１６ｄにおいて、高周波プラズマを用いてワークＷの表面に後処理を施す第２の表面処理手段である。第１の表面処理手段及び第２の表面処理手段は、少なくとも開閉蓋２１ｂ，２１ｄの下面に設けられた高周波電極４８，４９を含むものである。また、スパッタ処理手段は、開閉蓋２１ｃの下面に設けられた成膜用スパッタ源５０と、開閉蓋２１ｃの上面に設けられた成膜用マグネット５１と、成膜用マグネット５１を矢印Ｅの方向に移動させることが可能なマグネット駆動機構５２と、マグネット駆動機構５２の駆動を制御する制御部５３とを含むものである。これらの処理手段により、各スペース１６ｂ〜１６ｄにおいて、ワークＷに各表面処理を施すことができ、或いは、ワークＷにスパッタ処理を施して均一な金属薄膜を成膜することができる。なお、前処理及び後処理については後述する。

また、ロードロックスペース１６ａ以外の各スペース１６ｂ〜１６ｄでワークＷの姿勢を変更する場合には、各ワークチャンバ１７ｂ，１７ｄを第２の位置に移動して行う。各スペース１６ｂ〜１６ｄにおけるワークＷの姿勢の変更作業は、以下の変更手段を用いて行う。

図６は、本実施形態の薄膜形成装置におけるワークチャンバに保持部材を介してワークを導入した状態について図５のＡ−Ａ′線部分断面図であり、図７は、当該装置におけるワークチャンバに保持部材を介してワークを導入した状態について図５のＣ−Ｃ′線断面図である。図６及び図７に示すように、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの内部には、処理対象であるワークＷ（後述する）を導入して処理に応じた姿勢を保持させるための保持部材２２ａ〜２２ｄが、それぞれ着脱自在に設けられている。保持部材２２ａ〜２２ｄは任意の形状を有し、ワークＷを保持することが可能であれば特に限定されず、ワークＷの形状や処理条件等に応じて適宜選択できる。また、任意の素材を適宜選択することができ、例えば、ステンレス等の金属を適用することができる。本実施形態においては、保持部材２２ａ〜２２ｄは、金属薄板の両端を折り曲げて所謂コの字状に成形し、その略中央を厚さ方向に貫通して貫通孔２２１ａ〜２２１ｄを設け、この貫通孔２２１ａ〜２２１ｄにワークＷを嵌合して固定できるようにした部材である。また、保持部材２２ａ〜２２ｄの両端は、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの内壁に凹設された係合凹部２３ａ〜２３ｄ，２４ａ〜２４ｄに係合可能な係合凸部２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄに、それぞれ螺子留めされ、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄに固定できるようになっている。本実施形態では、係合凹部２３ａ〜２３ｄ，２４ａ〜２４ｄの底面（各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの内壁側）に板バネ（不図示）が接合されており、係合凸部２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄを各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの内壁側に押し込んで両者を係合することで、各保持部材２２ａ〜２２ｄを各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄにワンタッチで装着することができる。また、係合凸部２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄを再度押し込むことで、各保持部材２２ａ〜２２ｄをワンタッチで取り外すことができる。

本実施形態では、保持部材２２ａ〜２２ｄとして上述した部材を用いたが、処理に応じてワークＷの姿勢を保持することができれば限定されず、例えば、ワークＷを載置可能で貫通孔が設けられていない金属板や、ワークＷを狭持して保持する１組の金属棒、或いは内部にワークＷを載置するカゴ状の部材等であってもよい。また、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄに対して保持部材２２ａ〜２２ｄの着脱を自在に行うことができれば、係合凹部２３ａ〜２３ｄ，２４ａ〜２４ｄ及び係合凸部２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄの構造は上記に限定されない。これらの構造によれば、ロードロックスペース１６ａの各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄにおけるワークＷの取り出しにおいて、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄ内の真空を破壊して開閉蓋２１ａを開け、各保持部材２２ａ〜２２ｄを取外して処理後のワークＷを容易に回収することができる（図１等参照）。例えば、従来の保持部材がワークチャンバ内に螺子留めされる構成の薄膜形成装置では、ワークチャンバだけでなくメインチャンバ内の真空を破壊して蓋部材を開けてからでないと、螺子を外して保持部材及び処理後のワークを取り出すことができない。このような場合、新たなワークに処理を行う際に、メインチャンバの真空引きに時間を要するため、作業効率が低下してコスト高になる。

ワークＷは、例えば、自動車のヘッドランプのリフレクターや計器類に利用される、射出成型されたプラスチック成型品等の種々の形状を有するものである。本実施形態では、ワークＷに各真空処理を行う場合に、保持部材２２ａ〜２２ｄ上にワークＷを載置し、ワークＷについて、必要な領域に各真空処理を行うことが可能な姿勢を保持した。

図１〜図４に示すように、搬送テーブル１８の中央には、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄ内の保持部材２２ａ〜２２ｄを回転駆動させることにより、ワークＷを所定の姿勢に変更する回転駆動機構２７が配置されている。回転駆動機構２７は、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが搬送テーブル１８上に載置されている第２の位置（図２及び図４参照）で、回転軸部材２８ｂ〜２８ｄがワークチャンバ１７ｂ〜１７ｄの外壁（回転駆動機構２７側）に設けられた接続部材２９ｂ〜２９ｄを介して保持部材２２ｂ〜２２ｄに接続されると、回転軸部材２８ｂ〜２８ｄを回転駆動することができる。なお、ロードロックスペース１６ａでは、ワークＷの導入及び取り出しを行うだけで回転させる必要がないことから、回転軸部材は設けられていない。ただし、ロードロックスペース１６ａに配置された何れかのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが、他のスペース１６ｂ〜１６ｄに配置されて各真空処理を行う際に、ワークＷを回転させて所定の姿勢に変更する必要がある。このため、全てのワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの外壁（回転駆動機構２７側）に、接続部材２９ａ〜２９ｄが設けられている。

図８は、図７に示す保持部材に固定したワークを回転駆動させた状態を概念的に示した図である。図８に示すように、回転駆動機構２７により回転軸部材２８ｂ〜２８ｄを回転駆動させると、それに連動して保持部材２２ｂ〜２２ｄも矢印Ｄ２又はＤ３の方向へ回転駆動し、それに追随してワークチャンバ１７ｂ〜１７ｄ内の保持部材２２ｂ〜２２ｄに固定したワークＷも回転する。これにより、ワークＷを、所定の姿勢、即ち真空処理が必要な領域に各真空処理を行うことが可能な姿勢に変更することができる。

図９の（ａ）は図８に示す保持部材に固定したワークに真空処理を施した状態を概念的に示した図であり、（ｂ）は（ａ）のワークを図８の矢印Ｄ２方向に回転させて真空処理を施した状態を概念的に示した図であり、（ｃ）は（ａ）のワークを図８の矢印Ｄ３方向に回転させて真空処理を施した状態を概念的に示した図である。図９（ａ）に示すように、保持部材２２ｂ〜２２ｄを回転駆動させずに真空処理を行った場合には、保持部材２２ｂ〜２２ｄの下方側のワークＷの底面の領域Ｓ１に処理がなされ、所定の表面処理層又は薄膜Ｆ１が形成される。また、図９（ｂ）及び（ｃ）に示すように、矢印Ｄ２又はＤ３方向にそれぞれ回転駆動させて真空処理を行った場合には、ワークＷの何れかの壁面の領域Ｓ２及びＳ３に、所定の表面処理層（又は薄膜）Ｆ２及びＦ３がそれぞれ形成される。

図１〜図４に示すように、本実施形態では、高真空排気ポンプ１１，３１，３２として、ロータリーポンプ（ＲＰ）と、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）又はメカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）とを組み合わせて使用したが、各種真空処理に必要とされる真空度を保持することができればこれらの組み合わせに限定されない。例えば、これらのポンプの他に、油拡散ポンプやクライオポンプ等の高真空排気ポンプを用いてもよい。また、本実施形態では、各真空処理に応じて、上記各ポンプを単独で使用してもよいし、各ポンプを複数組み合わせて使用してもよい。

本実施形態においては、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの上部開口２０ａ〜２０ｄの周囲に、Ｏリング等のシール機構（不図示）をそれぞれ設けて、ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄが蓋部材１４に当接された第１の位置（図１及び図３参照）において、これらのシール機構により内部の気密を保持した。ただし、シール機構は、必ずしもワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの側に設けられる必要はなく、例えば、メインチャンバ１２の蓋部材１４側に設けられてもよい。真空処理時にワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの何れかが高温で加熱される場合には、シール機構が劣化するおそれがあるため、シール機構をメインチャンバ１２側に設けることが望ましい。

薄膜形成装置１において、メインチャンバ１２内で必要とされる各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの上下動のストロークは、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄとメインチャンバ１２とのＯリング等のシール機構（不図示）を切り離して搬送が可能となると共に、当該シール機構に損傷を与えない程度の幅であればよく、５ｍｍ〜１０ｍｍの極めて短いストロークとすることができる。本実施形態では、５ｍｍのストロークとした。これにより、メインチャンバ１２のサイズを最小に抑えることが可能となる。従って、薄膜形成装置１の大きさをコンパクトに抑えることができ、装置コスト、設置コスト、及びランニングコストを大幅に改善することができる。

本実施形態では、制御部５３によりマグネット駆動機構５２の動きを制御して、ワークＷの形状に応じて成膜用マグネット５１の位置や移動速度を変更することで、薄膜の膜厚の均一性を保持した。なお、上述の回転駆動機構２７によるワークＷの姿勢の変更に応じて、制御部５３により成膜用マグネット５１の位置や移動速度を変更し、複雑な形状を有するワークＷであっても、薄膜の均一性を保持して成膜するように構成されてもよい。

例えば、スパッタ処理スペース１６ｃにおいて、ワークＷの領域Ｓ１に成膜処理（スパッタ処理）を施して薄膜Ｆ１を形成する場合（図９（ａ）参照）には、成膜用スパッタ源５０とワークＷの領域Ｓ１との距離（所謂Ｔ−Ｓ距離）が、他の領域Ｓ２，Ｓ３（図９（ｂ）及び（ｃ）参照）と比較して長くなるため、薄膜Ｆ２，Ｆ３の膜厚よりも薄膜Ｆ１の膜厚の方が薄くなる傾向にある。そこで、本実施形態では、制御部５３により成膜用マグネット５１の移動速度を落とすことで、ワークＷの領域Ｓ１上に発生させるプラズマの密度を上昇させて、他の領域Ｓ２，Ｓ３との膜厚の差を小さくすることができる。一方、ワークＷの壁面を含む領域Ｓ２，Ｓ３に成膜処理（スパッタ処理）を施して薄膜Ｆ２，Ｆ３を形成する場合には、回転駆動機構２７によりワークＷを所定の角度に傾けた状態で、ワークＷの形状に応じて制御部５３により成膜用マグネット５１の移動速度に変動を加えることで、ワークＷの領域Ｓ２，Ｓ３上に発生させるプラズマの密度を調整する。これにより、ワークＷの形状に応じて薄膜Ｆ２，Ｆ３の膜厚を制御し均一性を保持することができる。

上述した通り、本実施形態では、第１の表面処理スペース１６ｂにおいて前処理としてワークＷの表面の不要物を除去して粗面化し、スパッタ処理スペース１６ｃにおいてスパッタ処理を行ってワークＷの表面に金属薄膜を形成し、第２の表面処理スペース１６ｄにおいて後処理としてプラズマ重合成膜処理を行ってワークＷの表面に保護膜を形成し、回転駆動機構２７の駆動と制御部５３による成膜用マグネット５１の位置や移動速度の変更を連動して行ったが、この構成に限定される訳ではない。例えば、ワークＷの形状に応じて、これらを個別に制御してもよいし、ワークＷの姿勢の変更又は成膜用マグネット５１の位置や移動速度の制御の何れかを行ってもよい。なお、ロードロックスペース１６ａでは、ワークＷのローディング（導入）やアンローディング（取り出し）を行った。

（薄膜形成方法）
次に、図１〜図４を参照しつつ、薄膜形成装置１の基本的な動作について説明する。

まず、搬送機構１９により搬送テーブル１８を回転駆動して、各スペース１６ａ〜１６ｄに各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄをそれぞれ配置し、各移動機構４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄにより、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを蓋部材１４に当接して第１の位置に移動する（図１及び図３参照）。かかる第１の位置においては、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄがメインチャンバ１２から隔離され、内部の気密がそれぞれ確保される。

次に、ロードロックスペース１６ａにおいて、真空破壊弁４５ａを開放してワークチャンバ１７ａの真空を破壊した後、ワークチャンバ１７ａの開閉蓋２１ａを持ち上げて保持部材２２ａを取り外し、ワークＷを保持部材２２ａに固定し、その状態でワークチャンバ１７ａ内に装着する（図６及び図７参照）。そして、開閉蓋２１ａでワークチャンバ１７ａの上部開口２０ａを封止し、真空破壊弁４５ａを封止してから高真空排気ポンプ３１を作動して内部を所定の真空度、即ちメインチャンバ１２と同等の真空度になるまで排気する。これにより、ロードロックスペース１６ａにおけるワークＷの導入が完了する。なお、ワークチャンバ１７ｂ〜１７ｄ内には、まだワークＷが導入されていない。

次に、各移動機構４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄにより各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを搬送テーブル１８上に載置して第２の位置に移動する（図２及び図４参照）。そして、当接板４０ａ，４０ｂ，４０ｄ及び調整板４６の当接部材４７が各下部開口５５ａ〜５５ｄを通って搬送テーブル１８の下方側に移動する。かかる第２の位置においては、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの上部開口２０ａ〜２０ｄ及び下部開口３０ａ〜３０ｄがメインチャンバ１２内に開放され、メインチャンバ１２に設けられた高真空排気ポンプ１１によって、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄ内が所定の真空度になるまで排気される。

メインチャンバ１２内の各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの位置を、上述の第１の位置及び第２の位置の何れかに切り替えることで、ワークＷの導入作業及び各真空処理を容易に且つ連続して行うことができる。以下、第１の表面処理スペース１６ｂ、スパッタ処理スペース１６ｃ及び第２の表面処理スペース１６ｄにおいて行う各真空処理について説明する。

ロードロックスペース１６ａにおけるワークＷの導入作業の後に、第２の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを搬送機構１９により回転駆動して、ロードロックスペース１６ａのワークチャンバ１７ａを第１の表面処理スペース１６ｂに搬送する。このとき、第１の表面処理スペース１６ｂのワークチャンバ１７ｂを次のスパッタ処理スペース１６ｃに搬送し、スパッタ処理スペース１６ｃのワークチャンバ１７ｃを次の第２の表面処理スペース１６ｄに搬送し、第２の表面処理スペース１６ｄのワークチャンバ１７ｄを最初のロードロックスペース１６ａに搬送する。

各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの搬送が完了した後に、第２の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第１の位置に移動する。これにより、各スペース１６ａ〜１６ｄでは、所定の作業又は真空処理を行うことができるようになる。第１の表面処理スペース１６ｂにおいては、搬送したワークチャンバ１７ａ内にアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを所定のガス供給手段（不図示）により導入し、平板型カソード等の高周波電極４８に接続された高周波電源（不図示）を動作させ、ワークＷの表面に前処理を施す。具体的には、ワークＷの表面の不要物を除去して粗面化する。当該処理により、この後に行うスパッタ処理において、不要物の少ない良質の金属薄膜を形成することができる。

なお、第１の表面処理スペース１６ｂで前処理を行っている間に、ロードロックスペース１６ａにおいては、上記と同様にして、ワークチャンバ１７ｄ内にワークＷを導入する。

第１の表面処理スペース１６ｂでの前処理及びロードロックスペース１６ａでのワークＷの導入作業の後に、第１の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第２の位置に移動する。そして、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを搬送機構１９により回転駆動して、第１の表面処理スペース１６ｂのワークチャンバ１７ａをスパッタ処理スペース１６ｃに搬送する。また、上述の通り、他のワークチャンバ１７ｂ〜１７ｄも、各スペース１６ａ，１６ｂ，１６ｄにそれぞれ搬送する。

各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの搬送が完了した後に、第２の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第１の位置に移動する。そして、スパッタ処理スペース１６ｃにおいては、搬送したワークチャンバ１７ａ内にアルゴン（Ａｒ）ガス等の不活性ガスを所定のガス供給手段（不図示）により導入し、成膜用スパッタ源５０に接続された電源（不図示）を動作させ、成膜用マグネット５１を矢印Ｅの方向に動かすことによってプラズマを生じさせ、ワークＷの表面にアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料を堆積して金属薄膜を形成する。

本実施形態では、成膜用スパッタ源５０として、ベースプレートである銅（Ｃｕ）製の基材（Ｃｕ基材）と、金属材料であるＡｌ材（スパッタ源）と、エンボス状に加工したＣｕ板（エンボスＣｕ板）とが接着されてなるターゲット材を用いた。このような構成のターゲット材を用いることで、エンボスＣｕ板がスパッタ処理時の発熱によりＡｌ材がＣｕ基材に溶着することを抑制して、ターゲット材の交換時に溶着したＡｌ材を削って除去する作業を無くすことができる。その結果、作業効率を向上させてコスト性を高めることができる。勿論、本実施形態では、一般的な構成のターゲット材を適用することもできる。

なお、スパッタ処理スペース１６ｃでスパッタ処理（金属薄膜の成膜処理）を行っている間に、第１の表面処理スペース１６ｂにおいては、ワークチャンバ１７ｄ内で前処理を行うと共に、ロードロックスペース１６ａにおいては、ワークチャンバ１７ｃ内にワークＷを導入する。

スパッタ処理スペース１６ｃでのスパッタ処理、第１の表面処理スペース１６ｂでの前処理及びロードロックスペース１６ａでのワークＷのローディング作業の後に、第１の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第２の位置に移動する。そして、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを搬送機構１９により回転駆動して、スパッタ処理スペース１６ｃのワークチャンバ１７ａを第２の表面処理スペース１６ｄに搬送する。また、上述の通り、他のワークチャンバ１７ｂ〜１７ｄも、各スペース１６ａ〜１６ｃにそれぞれ搬送する。

各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの搬送が完了した後に、第２の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第１の位置に移動する。そして、第２の表面処理スペース１６ｄにおいては、搬送したワークチャンバ１７ａ内に、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）ガス等の成膜ガスを所定のガス供給手段（不図示）により導入し、平行平板電極等の高周波電極４９に接続された高周波電源（不図示）を動作させてプラズマ重合を行うことにより、ワークＷの表面にＨＭＤＳＯポリマーからなる保護膜を形成する。

なお、第２の表面処理スペース１６ｄでプラズマ重合成膜処理を行っている間に、上記と同様にして、スパッタ処理スペース１６ｃにおいては、ワークチャンバ１７ｄ内でスパッタ処理を行い、第１の表面処理スペース１６ｂにおいては、ワークチャンバ１７ｃ内で前処理を行い、ロードロックスペース１６ａにおいては、ワークチャンバ１７ｂ内にワークＷを導入する。

第２の表面処理スペース１６ｄでのプラズマ重合成膜処理、並びに各スペース１６ａ〜１６ｃでのワークＷのローディング作業及び各真空処理の後に、第１の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第２の位置に移動する。そして、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを搬送機構１９により回転駆動して、第２の表面処理スペース１６ｄのワークチャンバ１７ａをロードロックスペース１６ａに搬送する。また、上述の通り、他のワークチャンバ１７ｂ〜１７ｄも、各スペース１６ｂ〜１６ｄにそれぞれ搬送する。

各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄの搬送が完了した後に、第２の位置にある各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第１の位置に移動する。そして、ロードロックスペース１６ａにおいては、搬送したワークチャンバ１７ａ内のワークＷを上述した通りに取り出して、新しいワークＷを導入する。また、ロードロックスペース１６ａでワークＷの導入及び取り出しを行っている間に、各スペース１６ｂ〜１６ｄで、上述した通りに各真空処理を行う。

このように、薄膜形成装置１においては、上述したワークＷの導入や取出しを行う場合や、ワークＷに対して各真空処理を行う場合に、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを第１の位置に移動し、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄを各スペース１６ａ〜１６ｄに搬送する場合に、第２の位置に移動する。これにより、薄膜形成装置１は、各ワークチャンバ１７ａ〜１７ｄのメインチャンバ１２内の鉛直方向の位置を変更するだけで、ワークＷを連続的に投入して表面処理や薄膜形成等の各種の真空処理を連続的に行うことができる。

薄膜形成装置１は、保持部材２２ａ〜２２ｄに固定してワークチャンバ１７ａ〜１７ｄに収容できる形状及び寸法を有するワークＷであれば、非定形の様々なワークＷを連続的に各真空処理することができる。また、薄膜形成装置１は、保持部材２２ａ〜２２ｄの装着や取り外しをワンタッチで容易に行うことができ、また、メインチャンバ１２を大気開放せずに行うことができるので、ワークＷに対して高品質且つ高性能な薄膜形成を短時間で実現することができる。これにより、薄膜形成装置１のフレキシビリティが大幅に改善され、１台で様々の製品を処理できるようになる。更に、薄膜形成装置１は、移動機構４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄに設けられた各気密機構も簡便なもので済むため、コストを抑えると共に信頼性を高いものとすることができる。

上述した通り本発明に係る薄膜形成装置の優れた効果は、例えば、特許文献１〜特許文献３の真空処理装置では実現することができない。即ち、特許文献１及び特許文献２の真空処理装置は、スパッタリングによる薄膜形成とプラズマＣＶＤによる保護膜の形成を同一のチャンバ内で実行するものであるので、複数のワークチャンバを各処理スペースに適宜搬送して所定の処理を行うことができず、成膜の高速化には限界がある。

特許文献３の真空処理装置は、第１の開口と第２の開口をそれぞれ有する２つのワークチャンバをロードロックスペースとスパッタ処理スペースとの間で順次搬送し、第１の開口を介して被処理物（ワーク）の出し入れを行い、第２の開口を介して真空破壊や排気を適宜行うことが可能なものである。しかしながら、この装置は、真空処理時にワークが導入されたワークチャンバを搬送機構により真空処理スペースに搬送し、第１の開口と第２の開口の少なくとも何れかをメインチャンバ内に開放した状態で真空処理を実行するため、３つ以上のワークチャンバでそれぞれ異なる真空処理を同時に行うと、薄膜の品質や性能が低下するおそれがある。従って、この装置は、４つのワークチャンバを各処理スペースに適宜搬送して異なる処理を行うことは困難である。

また、特許文献３に記載の真空処理装置は、ワークチャンバ内にワークを固定する保持部材を取外す際には、メインチャンバを大気開放する必要が生じ、真空引きに時間を要することになる。従って、この装置は、保持部材の装着や取り外しをワンタッチで行うことができず、作業時間の短縮やコスト削減を図ることが困難になる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の基本的構成は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では、各スペース及びワークチャンバの平面視した形状をそれぞれ略正方形状としたが、この形状に限定されず、略円形状、略楕円形状、多角形状等の各種の平面視の形状としてもよい。

上述した実施形態では、４つのワークチャンバが設けられた薄膜形成装置としたが、本発明はこれに限定されず、ワークチャンバの数は、３つあるいは５つ以上であってもよい。また、各ワークチャンバの平面形状も、図示したような四角形状には限定されず、円形状、楕円形状、多角形状等の種々の形状を与えることが可能であり、ワークの外形や装置の構成等に応じて適宜決定することができる。

本実施形態では、各スペースにおいてそれぞれ移動機構を用いて各ワークチャンバを蓋部材側に持ち上げたが、本発明は、このような移動機構を用いずに、例えば、蛇腹排気管や排気管等によって各ワークチャンバをそれぞれ持ち上げるようにしてもよい。或いは、メインチャンバ内の各ワークチャンバの上下方向の移動（例えば５ｍｍのストローク）を、例えば、ＬＭガイド（登録商標）等のリニアガイドを用いて行い、各当接板の上下方向の移動（例えば１０ｍｍのストローク）を、上述した移動機構を用いて行うようにしてもよい。各ワークチャンバをリニアガイドで上下方向に移動させる場合には、このリニアガイドを各ワークチャンバの外壁（回転駆動機構側）に配置し、リニアガイドを介して搬送テーブルの周縁部に各ワークチャンバを固定すればよい。この場合、搬送テーブルの幅（外径）を、各ワークチャンバの外壁（回転駆動機構側）の間の領域に収まるサイズであって、周縁部が各当接板の端縁部に接触しないサイズに成形したものを用いる。このような搬送テーブルは、開口を設ける必要が無いため、各当接板の上下方向の移動を、更にスムーズに行うことができ、作業時間の短縮を図ることができる。

上述した実施形態では、真空処理の一例として、表面処理では前処理（不要物の除去及び粗面化）及び後処理（プラズマ重合成膜処理）を、成膜処理ではスパッタ処理を、それぞれ挙げたが本発明はこれに限定されない。例えば、表面処理としては、例えば、逆スパッタ処理、イオン打ち込み処理、電子線照射処理、真空加熱処理、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）等を挙げることができ、成膜処理としては、例えば、蒸着、化学気相成長、イオンプレーティング等を挙げることができる。また、これら以外に、エッチング・表面加工処理としては、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＲＩＥ）、化学ドライエッチング（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｅｔｃｈｉｎｇ：ＣＤＥ）、イオンミリング（Ｉｏｎ Ｍｉｌｌｉｎｇ：ＩＭ）、収束イオンビームエッチング（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ：ＦＩＢ）、反応性イオンビームエッチング等を挙げることができる。

また、スパッタ処理においては、金属材料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いた例を挙げて説明したが、これに限定されず、例えば、クロム（Ｃｒ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）等であってもよい。

上述した実施形態では、各ワークチャンバの下部開口が、ワークの導入及び取り出しの際には、真空破壊、真空粗引き口として作用し、各ワークチャンバを搬送テーブルの上に降ろした状態においては、高真空排気口として作用する構成の薄膜形成装置としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各下部開口を、ワークの回転、揺動、振動等のための動力の導入口として利用してもよい。

上述した実施形態では、最も簡便な構成を例示したが、本発明はこれには限定されない。即ち、本発明によれば、各スペースにおいて、各下部開口を介して動力を各ワークチャンバ内に導入し、ワーク或いはそれ以外の要素に対して回転、回動、振動、揺動、平行移動、垂直移動等の各種の運動を適宜与えることができる。例えば、スパッタ処理スペースにおいて、スパッタリングの代わりにエッチングを行う場合に、ワークのエッチング位置を調節したり、エッチングマスクを配置するための動力を、ワークチャンバの下部開口を介して導入したりすることができる。

上述した実施形態では、各係合凹部及び係合凸部を用いて各保持部材を回転駆動機構に連結する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、カム機構や歯車機構等を用いてワークＷが回転、回動、振動又は揺動するように構成してもよい。

本発明は、自動車のヘッドランプのリフレクターや計器類等に利用される、プラスチック成型品等の種々の形状を有するワークを作製する際に利用することができる。

１ 薄膜形成装置
１０ 架台
１１，３１，３２ 高真空排気ポンプ
１２ メインチャンバ
１３，２０ａ〜２０ｄ 上部開口
１４ 蓋部材
１５ 開閉機構
１６ａ ロードロックスペース
１６ｂ 第１の表面処理スペース
１６ｃ スパッタ処理スペース
１６ｄ 第２の表面処理スペース
１７ａ〜１７ｄ ワークチャンバ
１８ 搬送テーブル
１９ 搬送機構
２１ａ〜２１ｄ 開閉蓋
２２ａ〜２２ｄ 保持部材
２３ａ〜２３ｄ，２４ａ〜２４ｄ 係合凹部
２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄ 係合凸部
２７ 回転駆動機構
２８ｂ〜２８ｄ 回転軸部材
２９ａ〜２９ｄ 接続部材
３０ａ〜３０ｄ，５５ａ〜５５ｄ 下部開口
３３ａ，３３ｂ，３３ｄ 蛇腹排気管
３４〜３６，５７ 排気管
３７ａ，３７ｂ，３７ｄ，３９ａ，３９ｂ，３９ｄ，２２１ａ〜２２１ｄ 貫通孔
３８ａ，３８ｂ，３８ｄ，４０ａ，４０ｂ，４０ｄ 当接板
４１ａ〜４１ｄ，４２ａ，４２ｂ，４２ｄ 移動機構
４３ａ〜４３ｄ，４４ａ，４４ｂ，４４ｄ 伸縮部
４５ａ，４５ｂ，４５ｄ 真空破壊弁
４６ 調整板
４７ 当接部材
４８，４９ 高周波電極
５０ 成膜用スパッタ源
５１ 成膜用マグネット
５２ マグネット駆動機構
５３ 制御部
５４ａ〜５４ｄ 開口
５６ａ〜５６ｄ 開口部
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. ロードロックスペースと、第１の表面処理スペースと、スパッタ処理スペースと、第２の表面処理スペースとの４つのスペースを、回転対称位置に有するメインチャンバと、
   前記メインチャンバ内に収容され、前記４つのスペースの何れかに配置される、上下方向に開口した４つのワークチャンバと、
   前記４つのワークチャンバを、鉛直方向で異なる第１の位置と第２の位置とに移動する移動手段と、
   前記４つのワークチャンバを保持し、前記４つのワークチャンバが前記第２の位置に移動された場合において、前記４つのワークチャンバを同時に回転して前記４つのスペースの何れかから他の何れかに搬送する搬送手段と、
   前記メインチャンバ内を排気する排気手段と、
   前記メインチャンバの上部開口を封止する蓋部材であって、前記４つのワークチャンバが前記第１の位置に移動された場合において、前記ロードロックスペースに配置する何れかのワークチャンバの上部開口を開放可能とすると共に、他の３つのワークチャンバの上部開口を封止する蓋部材と、
   前記４つのワークチャンバが前記第１の位置に移動された場合において、前記４つのワークチャンバの前記上部開口を前記蓋部材で封止した状態で前記４つのワークチャンバの下部開口を介してそれぞれを独立して排気する個別排気手段と、
   前記４つのワークチャンバが前記第１の位置に移動された場合において、前記ロードロックスペース以外の３つの処理スペースにおいて被処理物に対して個別処理を行う処理手段と、
   前記スパッタ処理スペースにおいて、被処理物にスパッタ処理を施して均一な金属薄膜を成膜するスパッタ処理手段と、
   前記スパッタ処理手段において、前記金属薄膜の成膜材料として用いる、銅製のベースプレートと、アルミニウム製のターゲットと、エンボス状の銅板とが接着され、前記エンボス状の銅板が前記銅製のベースプレートと前記アルミニウム製のターゲットとの間に配置されてなるアルミニウムを含むターゲット材と、を備え、
   前記第１の位置では、前記ロードロックスペースにおいて被処理物の導入又は取り出しが行われ、且つ前記ロードロックスペース以外の３つの処理スペースにおいて被処理物に対して個別処理が行われ、
   前記第２の位置では、前記４つのワークチャンバの上部開口及び下部開口の両方が前記メインチャンバ内に開放され、前記４つのワークチャンバが前記メインチャンバを介して前記排気手段で排気された状態で、前記搬送手段により搬送可能となることを特徴とする薄膜形成装置。
2. 前記ロードロックスペース以外の３つの処理スペースに配置するワークチャンバのうちの所定スペースに配置する１つのワークチャンバを排気する前記個別排気手段は、前記排気手段を兼ねており、
   前記第１の位置では、前記所定スペースに配置する１つのワークチャンバが、前記メインチャンバに連通する前記下部開口を介して前記排気手段で排気され、他の３つのワークチャンバが、前記下部開口に接続された前記個別排気手段で排気され、
   前記第２の位置では、前記４つのワークチャンバの前記上部開口が前記メインチャンバ内に開放され、且つ前記所定スペースの１つのワークチャンバの前記下部開口が前記メインチャンバ内に開放されると、前記他の３つのワークチャンバの前記下部開口には前記個別排気手段が接続された状態と、前記４つのワークチャンバの前記上部開口及び前記下部開口の両方が前記メインチャンバ内に開放され、前記搬送手段により搬送が可能な状態と、があることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
3. 前記第１の表面処理スペースにおいて、高周波プラズマを用いて前記被処理物に前処理を施す第１の表面処理手段と、
   前記第２の表面処理スペースにおいて、高周波プラズマを用いて前記被処理物に後処理を施す第２の表面処理手段とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薄膜形成装置。
4. 前記４つのワークチャンバ内に着脱自在にそれぞれ設けられた、前記被処理物を所定の姿勢で保持する保持部材と、
   前記ワークチャンバ内で前記保持部材を回転して前記被処理物を所定の姿勢に変更する変更手段とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の薄膜形成装置。
5. 前記スパッタ処理スペースに配置するワークチャンバ内で、前記変更手段による前記被処理物の姿勢の変更に連動して、スパッタ処理用マグネットの駆動速度を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載の薄膜形成装置。

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