JP7188281B2

JP7188281B2 - 成膜方法、樹脂製品の製造方法および成膜装置

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Publication number: JP7188281B2
Application number: JP2019105272A
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Inventors: 優田中; 厚文大岸; 尚規吉岡; 浩幸上山
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2019-06-05
Filing date: 2019-06-05
Publication date: 2022-12-13
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Description

本発明は、成膜方法、樹脂製品の製造方法および成膜装置に関する。

樹脂を含む処理対象物に、スパッタリングにより金属被膜の成膜を行うことが知られている。このような成膜が行われた樹脂製品は、自動車部品等を含む様々な分野で用いられる（特許文献１および特許文献２参照）。所望の金属被膜を得るための様々な成膜方法が提案されている。特許文献３の成膜装置では、ターゲット材料の表面積に対して１平方センチメートル当たり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が提案されている。特許文献４の成膜装置では、プラズマ処理を実行した後にスパッタリングを行うことが提案されている。

特開２０１８－１５４８７８号公報特許第４７０６５９６号特許第６２０２０９８号特開２０１６－２１１０５１号公報

スパッタリングでクロムの被膜を形成する場合、ターゲット材料であるクロムが破損しやすいため、投入電力を高くすることが困難であり、反射率の高い金属被膜を形成することが容易でなかった。

本発明の第１の態様は、樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜方法であって、前記処理対象物を、真空容器の内部に配置することと、前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧することと、前記真空容器の内部に不活性ガスを導入することと、クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部に設けられたスパッタ電極に、前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０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ことと、を備える成膜方法に関する。
本発明の第２の態様は、第１の態様の成膜方法により、樹脂を含む処理対象物にクロム膜を形成することと、膜応力により、前記クロム膜にクラックを形成することとを備える、電波透過性の金属被膜を有する樹脂製品の製造方法に関する。
本発明の第３の態様は、樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜装置であって、前記処理対象物を収納する真空容器と、前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧する減圧部と、前記真空容器の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部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１平方センチメートル当たり１０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を備える成膜装置に関する。

本発明によれば、反射率が高く、例えばクロムめっきと同等のＬａｂ色空間上での値により表現される光を反射可能であり、クラックを形成可能なクロムの被膜を処理対象物に形成することができる。

図１は、一実施形態の成膜装置の構成を示す概念図である。図２（Ａ）は、ガス供給部の構成を示す概念図であり、図２（Ｂ）は、制御部の構成を示す概念図である。図３は、一実施形態の成膜方法の流れを示すフローチャートである。図４は、クロムを含む金属被膜を模式的に示す断面図である。図５は、変形例の成膜装置の構成を示す概念図である。図６は、変形例の成膜方法の流れを示すフローチャートである。図７は、変形例の成膜方法の流れを示すフローチャートである。図８は、クロムを含む金属被膜を模式的に示す断面図である。図９は、クロムを含む金属被膜を模式的に示す斜視図である。図１０は、クロムを含む金属被膜を模式的に示す斜視図である。図１１は、変形例の成膜方法の流れを示すフローチャートである。図１２は、変形例の成膜方法の流れを示すフローチャートである。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

－第１実施形態－
図１は、本実施形態の成膜装置の構成を示す概念図である。成膜装置１は、真空容器１０と、処理対象物Ｗｐが載置される載置部２０と、直流電源部３０と、スパッタ電極３１と、ＣＶＤ電極３４と、整合器３５と、高周波電源部３６と、真空排気系４０と、ガス供給部５０と、制御部１００とを備える。真空容器１０は、真空容器本体１１と、開閉部１２と、パッキン１３と、接地部１４と、シャッター１５と、シャッター支持台１６と、エアシリンダ１７と、シリンダロッド１８と、スライドピン１９とを備える。スパッタ電極３１は、電極部３２と、ターゲット材料３３とを備える。

真空容器１０は、開閉部１２が閉状態（図１）にあるとき、真空容器本体１１と開閉部１２との間に挟まれたパッキン１３によりシールされる。真空容器本体１１は、開口部１１０を備える。開閉部１２が閉状態にあるとき、開口部１１０を開閉部１２が覆うように開閉部１２が配置されシールされる。開閉部１２には、不図示の孔が形成されており、この孔を通過するように載置部２０は開口部１１０と交差する方向（図１における左右方向）に移動可能に配置されている。

載置部２０は、処理対象物Ｗｐが載置される載置面２１を備える部材である。載置部２０は、開閉部１２の閉状態において、載置面２１を含む一部が真空容器１０の内部に配置され、他の一部は真空容器１０の外部に配置されている。載置部２０は、接地部２２により接地され、上記左右方向に沿って、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間を移動可能に構成されている。載置部２０が第１位置Ｐ１にあるとき、載置面２１および載置面２１に配置された処理対象物ＷｐがＣＶＤ電極３４と向かい合って配置され、ＣＶＤが行われる。このとき、載置部２１がＣＶＤ電極３４の対向電極として機能する。載置部２１が第２位置Ｐ２にあるとき、載置面２１および載置面２１に配置された処理対象物Ｗｐがスパッタ電極３１と向かい合って配置され、スパッタリングが行われる。このとき、載置部２１がスパッタ電極３１の対向電極として機能する。図１では、載置部２０が第２位置Ｐ２にあるときの載置部２０および処理対象物Ｗｐを破線で示した。

開閉部１２が開状態にあるときは、真空容器１０の内部が大気に開放される。開閉部１２は、開状態において、処理対象物Ｗｐの搬入および搬出が可能な搬入搬出位置に配置され、処理対象物Ｗｐを載置部２０から回収したり、処理対象物Ｗｐの載置面２１への配置が行われる。処理対象物Ｗｐは、樹脂が好ましい。

直流電源部３０は、直流電源を備え、スパッタ電極３１に直流電圧を印加する。直流電源部３０は、スパッタ電極３１と電気的に接続されている。直流電源部３０は、不図示の接地部により接地されている。スパッタ電極３１は、不図示の絶縁部材を介して真空容器本体１１に設置されている。真空容器本体１１は、接地部１４により接地されている。

スパッタ電極３１に配置されたターゲット材料３３は、クロムを主成分として含む。クロムの被膜（以下、クロム膜と呼ぶ）は、見栄えが良いため、装飾性が求められる金属光沢製品等に用いられている。具体的には、クロム膜は、Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間で、８０以上の高いＬ値と、負のｂ値を備え、明るく青みのある光を反射する。本実施形態の方法のようにスパッタリング等のドライプロセスでクロム膜を形成することは、めっきによりクロム膜を形成する方法よりも、環境に対する負荷が低減される利点がある。

スパッタリングによる成膜では、０．１Ｐａよりも低い圧力の高真空、１０ワットよりも低い投入電力の低パワーで成膜することが常識的である。本発明の発明者らは、このような当業者の常識に反し、０．１Ｐａ（パスカル）以上３．０Ｐａ未満または１．０Ｐａ未満の低真空で投入電力をターゲット材料３３の表面積１ｃｍ^２当たり１０ワット以上とすることでスパッタリングによる成膜にて意匠性の高いクロム膜を形成できることを見出した。また、発明者らは、クロム以外の金属を含む金属被膜の形成においても、同様であることも見出した。

以上から、直流電源部３０は、スパッタ電極３１に直流電圧を印加する際、投入電力を、ターゲット材料３３の表面積１ｃｍ^２当たり１０ワット以上とすることが好ましく、１１ワット以上とすることがより好ましく、１２ワット以上とすることがさらに好ましい。投入電力が上記値より低くなると、意匠性が失われ、後述するクラックを形成することも難しくなる。あまり投入電力が高いと、クロムからなるターゲット材料３３が割れたりして損傷しやすくなるため、上記投入電力は、適宜ターゲット材料３３の表面積１ｃｍ^２当たり３０ワット未満または２５ワット未満等とすることができる。

ターゲット材料３３と載置面２１との間の距離をターゲット距離Ｌと呼ぶ。ターゲット距離Ｌは、５０ｍｍ以上が好ましい。ターゲット距離Ｌが５０ｍｍ未満になると、立体の対象物の成膜が困難となる。ターゲット距離Ｌは、２００ｍｍ以下が好ましい。ターゲット距離Ｌが２００ｍｍを超えると、投入電力を下げる場合と同様、意匠性が失われ、クラックを形成することが難しくなる。

シャッター１５は、ターゲット材料３３と隙間Ｃを挟んで対向する位置である第３位置Ｐ３と、スパッタリングの際にスパッタ電極３１と処理対象物Ｗｐとの間を遮らない位置である第４位置Ｐ４との間を移動可能に構成されている。第３位置Ｐ３はターゲット材料３３の近傍であり、隙間Ｃの間隔Ｄは数ｃｍ以下等に設定される。シャッター１５が第３位置Ｐ３にあるときシャッター１５によりターゲット材料３３の少なくとも一部が覆われる。シャッター１５は、非磁性体であり、かつ、金属等の導電体である、アルミニウム等の材料を含んで構成される。

シャッター支持台１６は、シャッター１５が第４位置Ｐ４にあるときにシャッター１５を支持する。エアシリンダ１７は、圧縮空気のエネルギーを調節することによりシリンダロッド１８を伸長させたり、収縮させたりする。シリンダロッド１８は、シャッター１５を下方から押圧し第４位置Ｐ４から第３位置Ｐ３へと移動させたり、シャッター１５を下方から支持しながらシャッター１５を第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４まで下降させる。スライドピン１９は、シャッター１５を第３位置Ｐ３に固定するピンである。シャッター１５の移動の制御の詳細については、特許文献３を参照されたい。
なお、シャッター１５を第３位置Ｐ３から第４位置Ｐ４まで、および、第４位置Ｐ４から第３位置Ｐ３まで移動させる方法は特に限定されない。

ＣＶＤ電極３４は、不図示の絶縁部材を介して真空容器本体１１に設置されている。ＣＶＤ電極３４は、マッチングボックス等を含む整合器３５および高周波電源部３６と電気的に接続されている。高周波電源部３６は、高周波電源を備え、高周波電圧を発生させ、この高周波電圧をＣＶＤ電極３４に印加する。以下では、高周波は、２０ｋＨｚ以上の周波数を指す。ＣＶＤ電極３４に印加される高周波の周波数は特に限定されず、例えば数十ｋＨｚ等とすることができる。整合器３５は、高周波電源部３６で発生した高周波電圧が効率よくＣＶＤ電極３４に印加されるように、高周波電圧が印加される回路の入力側と出力側の電気的特性を整合させる。

真空排気系４０は、真空容器１０の内部を０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満または１．０Ｐａ未満の圧力に減圧する。真空排気系４０は、不図示のターボ分子ポンプおよび補助ポンプを備える。補助ポンプは、粗びきおよびターボ分子ポンプの背圧を維持するポンプであり、ロータリーポンプ等で構成される。補助ポンプは、不図示の開閉弁を介して真空容器１０と排気可能に接続されている。補助ポンプは、ターボ分子ポンプ４１に排気可能に接続されている。ターボ分子ポンプは、真空容器１０に排気可能に接続されている。

真空排気系４０は、例えば、補助ポンプにより真空容器１０の内部の圧力を１００Ｐａ程度まで減圧（粗引き）した後、ターボ分子ポンプにより０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満または１．０Ｐａ未満の圧力まで減圧する。これにより、短い時間で減圧を行うことができる。ターボ分子ポンプは、最大排気速度が１秒当たり３００リットル以上であることが、より短い時間で減圧を行う観点から好ましい。
なお、真空容器１０の内部を０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満または１．０Ｐａ未満の圧力まで減圧することができれば、真空排気系４０の構成は特に限定されず、例えば補助ポンプとは別の粗引きポンプにより真空容器１０の粗引きを行ってもよい。

ガス供給部５０は、成膜処理の際に必要なガスを真空容器１０の内部に供給する。

図２（Ａ）は、ガス供給部５０の構成を示す概念図である。ガス供給部５０は、不活性ガス供給部５１と、原料ガス供給部５２とを備える。不活性ガス供給部５１は、開閉弁５４ａと、不活性ガス流量調整弁５５ａと、不活性ガス格納容器Ｇ１とを備える。原料ガス供給部５２は、開閉弁５４ｂと、原料ガス流量調整弁５５ｂと、原料ガス格納容器Ｇ２とを備える。

不活性ガス供給部５１は、不活性ガスを真空容器１０の内部に供給する。不活性ガスの種類は、成膜に悪影響を与えなければ特に限定されないが、アルゴン等を用いることができる。不活性ガスは不活性ガス格納容器Ｇ１に格納されており、不活性ガス格納容器Ｇ１から不活性ガス流量調整弁５５ａに導入される。不活性ガスは、不活性ガス流量調整弁５５ａで流量を調整された後、開閉弁５４ａに導入される。開閉弁５４ａは、不活性ガスの導入または非導入を切り替え、この開閉弁が開状態のときに不活性ガスを真空容器１０の内部に導入する。

原料ガス供給部５２は、原料ガスを真空容器１０の内部に供給する。原料ガスとしては、ＨＭＤＳＯ等のＳｉを含む気体を用いることができる。原料ガスは原料ガス格納容器Ｇ２に格納されており、原料ガス格納容器Ｇ２から原料ガス流量調整弁５５ｂに導入される。原料ガスは、原料ガス流量調整弁５５ｂで流量を調整された後、開閉弁５４ｂに導入される。開閉弁５４ｂは、原料ガスの導入または非導入を切り替え、この開閉弁５４ｂが開状態のときに原料ガスを真空容器１０の内部に導入する。

図２（Ｂ）は、制御部１００の構成を示す概念図である。制御部１００は、ラダー、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）または中央処理装置（ＣＰＵ）等の処理装置を備え、成膜装置１の制御を実行するためのプログラムが記憶された不揮発性の記憶媒体、および処理に必要なデータを一時的に記憶するメモリを備え、成膜装置１の各部の動作を制御する主体となる。

搬送制御部１１０は、載置部２０を移動させる不図示の搬送機構を制御し、処理対象物Ｗｐを真空容器１０の外部から内部へ搬入したり、真空容器１０の内部から外部へと搬出したりする。弁制御部１２０は、真空排気系４０に配置された不図示の開閉弁、開閉弁５４ａ、５５ａ、不活性ガス流量調整弁５５ａ、原料ガス流量調整弁５５ｂ等の弁を制御し、真空排気系４０による排気、不活性ガス供給部５１による不活性ガスの導入および原料ガス供給部５２による原料ガスの導入を制御する。開閉制御部１３０は、開閉部１２の移動を制御し、開閉部１２を開状態または閉状態に切り替える。電源制御部１４０は、不図示の入力装置からの入力等により設定された投入電力となるように、直流電源部３０の電圧印加を制御する。電源制御部１４０は、さらに、高周波電源部３６による、ＣＶＤ電極３４への電圧印加の制御を行う。

図３は、本実施形態に係る成膜方法の流れを示すフローチャートである。この成膜方法は、成膜装置１により行われる。ステップＳ１０１において、搬送制御部１１０は、処理対象物Ｗｐを真空容器１０の内部に搬入する。搬入された処理対象物Ｗｐは、載置面２１上において、ＣＶＤ電極３４と対向する位置に配置される（図１において載置部２０が第１位置Ｐ１にある場合に相当）。ステップＳ１０１が終了したら、ステップＳ１０３が開始される。

ステップＳ１０３において、真空排気系４０は、真空容器１０の内部を減圧する。真空排気系４０の補助ポンプにより真空容器１０の粗引きがされた後、真空排気系４０のターボ分子ポンプにより、真空容器の内部が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満または１．０Ｐａ未満の圧力となるまで減圧される。ステップＳ１０３が終了したら、ステップＳ１０５が開始される。

ステップＳ１０５において、不活性ガス供給部５１は、真空容器１０の内部に不活性ガスを導入する。不活性ガスは、例えば真空容器１０の内部の圧力が０．１Ｐａ～３Ｐａとなるように導入することができる。ステップＳ１０５が終了したら、ステップＳ１０７が開始される。

ステップＳ１０７において、原料ガス供給部５２は、成膜圧力が０．１～３Ｐａとなるように、真空容器１０の内部に原料ガスを導入する。ステップＳ１０７が終了したら、ステップＳ１０９が開始される。ステップＳ１０９において、成膜装置１は、プラズマ処理を行う。高周波電源部３６は、原料ガスの存在下でＣＶＤ電極３４に高周波電圧を印加し、これにより処理対象物Ｗｐの基材の表面を清浄するための表面活性化処理がなされ、形成された金属被膜の基材への密着力を上げることができる。ステップＳ１０９が終了したら、ステップＳ１１１が開始される。
なお、所望の精度でクロム膜の成膜を行うことができれば、プラズマ処理を省略してもよい。

ステップＳ１１１において、搬送制御部１１０は、載置部２０を移動させ、真空容器１０の内部で処理対象物Ｗｐを移動させる。ステップＳ１１１が終了したら、ステップＳ１１３が開始される。

ステップＳ１１３において、直流電源部３０は、ターゲット材料３３の表面積１ｃｍ^２当たり１０ワット以上の投入電力となるように、スパッタ電極３１に直流電圧を印加する。スパッタリング現象により、ターゲット材料３３から放出された、ターゲット材料３３を構成するクロムが、処理対象物Ｗｐの表面に入射し、クロムの金属被膜が形成される。ステップＳ１１３が終了したら、ステップＳ１１５が開始される。

ステップＳ１１５において、搬送制御部１１０は、処理対象物Ｗｐを真空容器１０から搬出する。適宜、不図示のドライエア格納容器から供給されたドライエアが真空容器１０に導入され、真空容器１０内がベントされる。このドライエアの導入は空気中の水分の真空容器１０への付着量を低減し、次に真空容器１０で成膜を行う場合に排気時間の短縮が可能になる点で好ましい。その後、開閉部１２が開状態とされて搬入搬出位置に移動され、成膜された処理対象物Ｗｐが搬出される。ステップＳ１０９が終了したら、処理が終了される。
なお、ドライエアの代わりに、窒素等の不活性ガスを用いてもよい。

図４は、処理対象物Ｗｐに金属被膜６０としてクロム膜６１が形成された樹脂製品Ｐｒ１を示す概念図である。図４中の破線は、樹脂製品Ｐｒ１において図示した部分と図示を省略した部分の境界を示し、樹脂製品を示す以下の各図でも同様である。本実施形態に係る成膜方法によると、処理対象物Ｗｐを構成する樹脂７０の表面上に均一なクラックを有したクロム膜６１を形成することができる。クロム膜６１の厚さＤ１は、樹脂製品の用途等に応じて適宜設定することができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、上述の実施形態と組み合わせることが可能である。以下の変形例において、上述の実施形態と同様の構造、機能を示す部位等に関しては、同一の符号で参照し、適宜説明を省略する。
（変形例１）
上述の実施形態において、ステップＳ１１３のスパッタリングを行う前に、ステップＳ１１３と同様のスパッタリング条件でプレスパッタリングを行ってもよい。これにより、ターゲット材料３３の表面を削ること等により、当該表面に存在していた不純物を除去することができ、その後の成膜により、純度の高いクロム膜を形成することができる。

図５は、本変形例の成膜装置２の構成を示す概念図である。成膜装置２は、複数のスパッタ電極を備える。成膜装置２は、第１スパッタ電極３１ａ、第２スパッタ電極３１ｂ、第１スパッタ電極３１ａと電気的に接続された第１直流電源部３０ａ、および、第２スパッタ電極３１ｂと電気的に接続された第２直流電源部３０ｂを備える。第１スパッタ電極３１ａは、第１電極部３２ａと第１ターゲット材料３３ａとを備える。第２スパッタ電極３１ｂは、第２電極部３２ｂと第２ターゲット材料３３ｂとを備える。第１スパッタ電極３１ａ、第１電極部３２ａおよび第１ターゲット材料３３ａは、上述の実施形態のスパッタ電極３１、電極部３２およびターゲット材料３３と同様であるため説明を省略する。成膜装置２は、上述の実施形態におけるＣＶＤ電極３４、整合器３５および高周波電源部３６の代わりに、第２直流電源部３０ｂおよび第２スパッタ電極３１ｂを備える点が成膜装置１とは異なっている。

第２直流電源部３０ｂは、直流電源を備え、第２スパッタ電極３１ｂに直流電圧を印加する。直流電源部３０ｂは、不図示の接地部により接地されている。第２スパッタ電極３１ｂは、不図示の絶縁部材を介して真空容器本体１１に設置されている。第２スパッタ電極３１ｂに配置された第２ターゲット材料３３ｂを構成する物質は特に限定されず、目的または用途に合わせて適宜選択される。

成膜装置２において、載置部２０が第１位置Ｐ１にあるとき、載置面２１に配置された処理対象物Ｗｐは第２スパッタ電極３１ｂと対向する。成膜装置２において、載置部２０が第２位置Ｐ２にあるとき、載置面２１に配置された処理対象物Ｗｐは第１スパッタ電極３１ａと対向する。本変形例の成膜方法では、載置部２０を第１位置Ｐ１に配置しながら、第１直流電源部３０ａが第１スパッタ電極３１ａに直流電圧を印加し、プレスパッタリングを行う例を説明する。プレスパッタリングは、上述の実施形態のスパッタリング条件で同様の条件で行うことができる。これにより、第１ターゲット材料３３ａの表面を削ること等により、当該表面に存在していた不純物を除去することができ、その後の成膜により、純度の高いクロム膜を形成することができる。

図６は、本変形例における成膜方法の流れを示すフローチャートを示す図である。この成膜方法は、成膜装置２により行われる。ステップＳ２０１において、搬送制御部１１０は、処理対象物Ｗｐを真空容器１０の内部に搬入する。搬入された処理対象物Ｗｐは、載置面２１上において、第２スパッタ電極３１ｂと対向する位置に配置される（図５）。ステップＳ２０１が終了したら、ステップＳ２０３が開始される。ステップＳ２０３およびＳ２０５は、上述の図３のフローチャートのステップＳ１０３およびＳ１０５と同様であるため説明を省略する。ステップＳ２０５が終了したら、ステップＳ２０７が開始される。

ステップＳ２０７において、処理対象物Ｗｐが第２スパッタ電極３１ｂと対向する位置にある状態で、第１直流電源部３０ａは、第１スパッタ電極３１ａに直流電圧を印加する（プレスパッタリング）。このときにスパッタ電極３１ａに印加する電圧の投入電力等の条件は、第１ターゲット材料３１ａの表面にある不純物を除去できれば特に限定されないが、例えばクロム膜を形成するスパッタリングの際と同様の条件にすることができる。ステップＳ２０７が終了したら、ステップＳ２０９が開始される。

ステップＳ２０９において、搬送制御部１１０は、載置部２０を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ移動させ、真空容器１０の内部で処理対象物Ｗｐを移動させる。処理対象物Ｗｐは、第１スパッタ電極３１ａに対向する位置に配置される。ステップＳ２０９が終了したら、ステップＳ２１１が開始される。ステップＳ２１１およびステップＳ２１３は、上記図３のフローチャートのステップＳ１１３およびＳ１１５と同様であるため、説明を省略する。

（変形例２）
上述の実施形態または変形例において、クロム膜の上に、さらにアルミニウム等の金属被膜を形成してもよい。これにより、得られる金属被膜の表面反射率（明度）または色合いを調節することができる。特に、アルミニウムはクロムよりも表面反射率が高いため、より輝きの強い金属被膜を得ることができる。

本変形例に係る成膜方法には、例えば上述の成膜装置２を用いることができる。この場合、成膜装置２の第２ターゲット材料３３ｂがアルミニウムを主成分として含む構成とし、第２スパッタ電極３１ｂと対向する位置に配置された処理対象物Ｗｐにアルミニウム等の金属被膜をスパッタリングにより形成することができる。以下では、第２ターゲット材料３３ｂがアルミニウムを主成分として含み、アルミニウムの金属被膜（以下、アルミニウム膜と呼ぶ）をクロム膜の上に形成する例を用いて説明する。

図７は、本変形例の成膜方法の流れを示すフローチャートを示す図である。ステップＳ３０１～Ｓ３１１は、それぞれ上記図６のフローチャートのステップＳ２０１～Ｓ２１１と同様であるため説明を省略する。ステップＳ３１１が終了したら、ステップＳ３１３が開始される。
なお、所望の精度でクロム膜等の成膜を行うことができれば、ステップＳ３０７のプレスパッタリングは省略してもよい。

ステップＳ３１３において、搬送制御部１１０は、載置部２０を第２位置Ｐ２から第１位置Ｐ１へ移動させ、真空容器１０の内部で処理対象物Ｗｐを移動させる。処理対象物Ｗｐは、第２スパッタ電極３１ｂに対向する位置に配置される。ステップＳ３１３が終了したら、ステップＳ３１５が開始される。

ステップＳ３１５において、第２直流電源部３１ｂは、第２スパッタ電極３１ｂに直流電圧を印加する。投入電力等の条件は、例えば数十ｎｍ等の厚さで所望の精度のアルミニウム膜が形成されれば特に限定されない。スパッタリング現象により、第２ターゲット材料３３ｂから放出された、第２ターゲット材料３３ｂを構成するアルミニウムが、処理対象物Ｗｐの表面に入射し、アルミニウム膜が形成される。ステップＳ３１５が終了したら、ステップＳ３１７が開始される。ステップＳ３１７は、上記図６のフローチャートのステップＳ２１３と同様であるため説明を省略する。

図８は、クロム膜６１とアルミニウム膜６２を含む金属被膜６０が処理対象物Ｗｐの上に形成された樹脂製品Ｐｒ２を示す概念図である。アルミニウムはＬ＊ａ＊ｂ＊色空間で、正のｂ値を備えるため、色合いの観点から好まれない場合がある。クロム膜の厚さＤ１およびアルミニウム膜の厚さＤ２は特に限定されない。金属被膜６０（Cr+Al積層膜）上にハードコートを行い、色調の調節を行うことが可能である。クロムに対するハードコートよりもアルミニウムに対するハードコートのほうが製品化されている実績が多く課題が少ないという利点がある。またクロムのb値の影響を得るためにはアルミニウム膜の膜厚のみ薄くすることまたはアルミニウムの純度を上げることなどを行うことができる。

（変形例３）
上述の実施形態または変形例において、スパッタリングにより金属被膜６０が形成された処理対象物Ｗｐは、加熱処理をしなくても膜応力によりクラックを有している。このような電波透過性を有する金属被膜６０は、電波を受信または送信するための機器または機械等に用いることができ、例えば、自動車のドアハンドルおよびエンブレム、時計ならびにスマートフォンのケース等に用いることができる。

図９は、クラックが形成された樹脂製品の表面を含む一部を示す斜視図である。クロム膜６１の厚さＤ１が薄すぎるとクロムの輝きおよび色合いが十分に出ないために好ましくなく、厚すぎるとクラックＣｋの形成が難しくなったり、成膜に時間がかかり生産効率が低下する。クロム膜６１の厚さＤ１は、これらの観点から適宜調節されるが、例えば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下等にすることができる。

（変形例４）
上述の実施形態または変形例において、処理対象物Ｗｐは、基材である樹脂の上に下地層が形成されたものとすることができる。下地層があれば金属被膜６０を割り切るクラックを形成することができるため、形成された金属被膜６０はより高い電気抵抗値を取れるようになる。

図１０は、本変形例で得られる樹脂製品Ｐｒ３の表面を含む一部を示す斜視図である。樹脂７０と下地層７１とを備える処理対象物Ｗｐが、上述の実施形態または変形例における成膜に供され、クロム膜６１およびアルミニウム膜６２を含む金属被膜６０が形成される。
なお、図１０では、金属被膜６０がクロム膜６１とアルミニウム膜６２とを含む構成としたが、金属被膜６０がクロム膜６１の一層からなる構成としてもよい。

下地層７１は、基材樹脂７０の影響を抑制し、クラックＣｋを管理することができる。下地層７１を構成する樹脂は、ポリエステル樹脂、親水性（メタ）アクリル樹脂、水酸基を有する樹脂またはイソシアネート化合物等とすることができる。下地層７１は、これらの樹脂を適当な溶媒に溶解させた塗布液をスプレー塗布などの塗工法により樹脂７０上に塗布することで形成することができる。下地層７１の厚さは、適宜調節可能だが、例えば1μｍ～40μｍとすることができる。

金属被膜６０を下地層７１の上に形成し、金属被膜６０に所望の電気抵抗値が必要な場合は、加熱処理によりクラックＣｋが形成される。以下、加熱処理と記載した場合はクラックを形成させるための加熱処理を指す。

処理対象物Ｗｐの樹脂７０の線膨張係数は、金属被膜６０を構成するクロム等の金属の線膨張係数よりも高いものとする。この際、加熱処理により樹脂７０が膨張すると、金属被膜６０が樹脂７０の膨張に追従できず割れ、金属被膜６０にクラックＣｋが形成される。加熱処理の際の加熱温度が低すぎると、クラックＣｋを裂き切ることができず好ましい電気抵抗値を得ることが難しいが、加熱温度が高すぎると、大きなクラックＣｋが形成され目視可能となり外観不良となるため好ましくない。所望の形状のクラックＣｋを形成するため、加熱温度は樹脂材質により適宜調節されるが、例えば、加熱温度は、樹脂７０のガラス転移温度よりも５０℃低い温度よりも高く、かつ、当該ガラス転移温度よりも５０℃高い温度よりも低くすることができる。

加熱処理の際の加熱時間は、所望の形状のクラックＣｋが得られれば特に限定されないが、あまり長いと生産効率が低下するため、例えば１分から６０分等とすることができる。

上述の加熱処理により得られるクラックＣｋは、下地層７１とクロム膜６１との間の界面におけるクロム膜自体を割り切ることができる。これにより、クロム膜６１における隣り合う断片同士が確実に絶縁され、所望の電気抵抗値が得られる。

（変形例５）
上述の実施形態または変形例において、成膜により得られた金属被膜６０に、誘電体膜からなる干渉光学層または、顔料若しくは染料を適宜含む保護層を設けて、輝度、色合いまたは耐久性等を調節してもよい。

（変形例６）
上述の実施形態または変形例において、プレスパッタリングを省略してもよい。図１１は、変形例２の場合でプレスパッタリングを省略した場合の成膜方法の流れを示すフローチャートを示す図である。ステップＳ４０１において、搬送制御部１１０は、処理対象物Ｗｐを真空容器１０の内部に搬入する。搬入された処理対象物Ｗｐは、載置面２１上において、第１スパッタ電極３１ａと対向する位置に配置される。ステップＳ４０１が終了したら、ステップＳ４０３が開始される。ステップＳ４０３～Ｓ４１３は、それぞれ上記図７のフローチャートのステップＳ３０３、Ｓ３０５およびＳ３１１～Ｓ３１７と同様であるため、説明を省略する。

（変形例７）
上述の実施形態または変形例において、金属被膜６０として、アルミニウム膜を形成した後、クロム膜を形成してもよい。これにより、例えば基材７０が透光性を有し、基材７０の側から金属被膜６０が視認される場合に、アルミニウムはクロムよりも表面反射率が高いため、より輝きの強い金属被膜を得ることができる。図１２は、変形例６においてクロム膜の形成とアルミニウム膜の形成の順序を逆とした場合の成膜方法の流れを示すフローチャートを示す図である。

ステップＳ５０１において、搬送制御部１１０は、処理対象物Ｗｐを真空容器１０の内部に搬入する。搬入された処理対象物Ｗｐは、載置面２１上において、第２スパッタ電極３１ｂに対向する位置に配置される。ステップＳ５０１が終了したら、ステップＳ５０３が開始される。ステップＳ５０３～Ｓ５０７は、図１１のフローチャートのステップＳ４０３、Ｓ４０５およびＳ４１１と同様であるため説明を省略する。ステップＳ５０７が終了したら、ステップＳ５０９が開始される。

ステップＳ５０９において、搬送制御部１１０は、載置部２０を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２へ移動させ、真空容器１０の内部で処理対象物Ｗｐを移動させる。処理対象物Ｗｐは、第１スパッタ電極３１ａに対向する位置に配置される。ステップＳ５０９が終了したら、ステップＳ５１１が開始される。ステップＳ５１１およびＳ５１３は、上記フローチャートのステップＳ４０７およびＳ４１３と同様であるため説明を省略する。

（態様）
上述した複数の例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。

（第１項）一態様に係る成膜方法は、樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜方法であって、前記処理対象物を、真空容器の内部に配置することと、前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧することと、前記真空容器の内部に不活性ガスを導入することと、クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部に設けられたスパッタ電極に、前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０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こととを備える。これにより、反射率が高く、例えばクロムめっきと同等のＬａｂ色空間上での値により表現される光を反射可能であり、クラックを形成可能なクロムの被膜を処理対象物に形成することができる。

（第２項）他の一態様に係る成膜方法では、第１項に記載の成膜方法において、前記スパッタ電極に、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１０ワット以上２５ワット未満の投入電力となるように、前記スパッタ電極に直流電圧が印加される。これにより、成膜の際、ターゲット材料が割れる等の損傷を防ぐことができる。

（第３項）他の一態様に係る成膜方法では、第１項または第２項に記載の成膜方法において、前記スパッタ電極に直流電圧を印加するとき、前記処理対象物と前記ターゲット材料との間の距離は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。これにより、より反射率の高いクロムの被膜を形成することができる。

（第４項）他の一態様に係る成膜方法では、第１項から第３項までのいずれか一項に記載の成膜方法において、前記処理対象物を前記ターゲット材料と対向しない位置に配置し、前記スパッタ電極に直流電圧を印加してプレスパッタリングを行うことを備える。これにより、不純物の少ない金属被膜を得ることができる。

（第５項）他の一態様に係る成膜方法では、第１項から第４項までのいずれかに記載の成膜方法において、前記真空容器の内部に原料ガスを供給することと、前記真空容器の内部に配設されたＣＶＤ電極に高周波電圧を印加することとを備える。これにより、プラズマ処理等のＣＶＤ電極を用いた処理を行うことにより、より品質の良いクロム膜を形成することができる。

（第６項）一態様に係る樹脂製品の製造方法は、電波透過性の金属被膜を有する樹脂製品の製造方法であって、第１項から第５項までのいずれかに記載の成膜方法により、樹脂を含む処理対象物にクロム膜を形成することと、膜応力により、前記クロム膜にクラックを形成することとを備える。これにより、反射率の高いクロム膜を備える樹脂製品を得ることができ、さらに電波を利用する機器または機械等に好適に設置することができる。

（第７項）他の一態様に係る樹脂製品の製造方法では、第６項に記載の樹脂製品の製造方法において、スパッタリングにより、前記クロム膜の上に、クロムよりも表面反射率の高い金属を含む被膜を形成することを備える。これにより、より輝きの強い金属被膜を有する樹脂製品を提供することができる。

（第８項）他の一態様に係る樹脂製品の製造方法では、第６項または第７項に記載の樹脂製品の製造方法において、前記樹脂の上に下地層を形成することを含み、前記下地層が形成された前記処理対象物の前記下地層に前記成膜が行われ、前記クロム膜が形成される。これにより、クロム膜の断片同士をより確実に絶縁することができる。

（第９項）他の一態様に係る樹脂製品の製造方法では、第８項に記載の樹脂製品の製造方法において、前記処理対象物を加熱処理に供し、前記クロム膜を含む金属被膜と前記樹脂との間の線膨張係数の差により前記クロム膜にクラックが形成される。これにより、さらに確実にクロム膜の断片同士を絶縁することができる。

（第１０項）一態様に係る成膜装置は、樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜装置であって、前記処理対象物を収納する真空容器と、前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧する減圧部（真空排気系４０）と、前記真空容器の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部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１平方センチメートル当たり１０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を備える。これにより、反射率が高く、例えばクロムめっきと同等のＬａｂ色空間上での値により表現される光を反射可能であり、クラックを形成可能なクロムの被膜を処理対象物に形成することができる。

（第１１項）他の一態様に係る成膜装置では、第１０項に記載の成膜装置において、前記直流電源は、前記投入電力が前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０ワット以上２５ワット未満となるように前記スパッタ電極に直流電圧を印加する。これにより、成膜の際、ターゲット材料が割れる等の損傷を防ぐことができる。

（第１２項）他の一態様に係る成膜装置では、第１０項または第１１項に記載の成膜装置において、前記真空容器の内部に、前記スパッタ電極に加えて配設された、スパッタ電極またはＣＶＤ電極を備える。これにより、プレスパッタリングまたは、プラズマ処理等のＣＶＤ電極を用いた処理を行うことにより、より品質の良いクロム膜を形成することができる。

本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１，２…成膜装置、１０…真空容器、１１…真空容器本体、１２…開閉部、１５…シャッター、１６…シャッター支持部、１７…エアシリンダ、１８…シリンダロッド、１９…スライドピン、２０…載置部、３０…直流電源部、３０ａ…第１直流電源部、３０ｂ…第２直流電源部、３１…スパッタ電極、３１ａ…第１スパッタ電極、３１ｂ…第２スパッタ電極、３２…電極部、３２ａ…第１電極部、３２ｂ…第２電極部、３３…ターゲット材料、３３ａ…第１ターゲット材料、３３ｂ…第２ターゲット材料、３４…ＣＶＤ電極、３５…整合部、３６…高周波電源部、４０…真空排気系、５０…ガス供給部、５１…不活性ガス供給部、５２…原料ガス供給部、６０…金属被膜、６１…クロム膜、６２…アルミニウム膜、７０…樹脂、７１…下地層、１００…制御部、Ｃ…隙間、Ｃｋ…クラック、Ｐｒ１，Ｐｒ２，Ｐｒ３…樹脂製品、Ｗｐ…処理対象物。

Claims

樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜方法であって、
前記処理対象物を、真空容器の内部に配置することと、
前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧することと、
前記真空容器の内部に不活性ガスを導入することと、
クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部に設けられたスパッタ電極に、前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０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ことと、
を備え、
前記スパッタ電極に、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１０ワット以上２５ワット未満の投入電力となるように、前記スパッタ電極に直流電圧が印加される成膜方法。
請求項１に記載の成膜方法において、
前記スパッタ電極に直流電圧を印加するとき、前記処理対象物と前記ターゲット材料との間の距離は５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である成膜方法。
請求項１または２に記載の成膜方法において、
前記処理対象物を前記ターゲット材料と対向しない位置に配置し、前記スパッタ電極に直流電圧を印加してプレスパッタリングを行うことを備える成膜方法。
請求項１から３までのいずれか一項に記載の成膜方法において、
前記真空容器の内部に原料ガスを供給することと、
前記真空容器の内部に配設されたＣＶＤ電極に高周波電圧を印加することと
を備える成膜方法。
樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜方法であって、
前記処理対象物を、真空容器の内部に配置することと、
前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧することと、
前記真空容器の内部に不活性ガスを導入することと、
クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部に設けられたスパッタ電極に、前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０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ことと、
を備える成膜方法により、樹脂を含む処理対象物にクロム膜を形成することと、
膜応力により、前記クロム膜にクラックを形成することとを備える、電波透過性の金属被膜を有する樹脂製品の製造方法。
請求項５に記載の樹脂製品の製造方法において、
スパッタリングにより前記クロム膜の上に、クロムよりも表面反射率の高い金属を含む被膜を形成することを備える樹脂製品の製造方法。
請求項５または６に記載の樹脂製品の製造方法において、
前記樹脂の上に下地層を形成することを含み、
前記下地層が形成された前記処理対象物の前記下地層に前記成膜が行われ、前記クロム膜が形成される樹脂製品の製造方法。
請求項７に記載の樹脂製品の製造方法において、
前記処理対象物を加熱処理に供し、前記クロム膜を含む金属被膜と前記樹脂との間の線膨張係数の差により前記クロム膜にクラックが形成される、樹脂製品の製造方法。
樹脂を含む処理対象物にスパッタリングによる成膜を行う成膜装置であって、
前記処理対象物を収納する真空容器と、
前記真空容器の内部を０．１パスカル以上３．０パスカル未満の圧力に減圧する減圧部と、
前記真空容器の内部に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
クロムを含むターゲット材料が配置されて前記真空容器の内部に設けられたスパッタ電極と、
前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０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を備え、
前記直流電源は、前記投入電力が前記ターゲット材料の表面積１平方センチメートル当たり１０ワット以上２５ワット未満となるように前記スパッタ電極に直流電圧を印加する成膜装置。
請求項９に記載の成膜装置において、
前記真空容器の内部に、前記スパッタ電極に加えて配設された、スパッタ電極またはＣＶＤ電極を備える成膜装置。