TWI614358B

TWI614358B - 成膜裝置及層疊體

Info

Publication number: TWI614358B
Application number: TW105120865A
Authority: TW
Inventors: Atsushi Osawa
Original assignee: Screen Holdings Co Ltd
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-02-11
Also published as: JP6600214B2; CN106555160A; TW201712136A; CN106555160B; JP2017066434A

Abstract

本發明提供一種成膜裝置及層疊體。在基材表面進行成膜處理，獲得從一側觀察包括透明層與金屬性的不透明層的層疊體。在成膜裝置中，確定部基於從輸入部輸入的顏色訊息，參照對應數據來確定成膜條件。另外，成膜條件中至少包含透明層的膜厚作為層疊體的顏色調整要素。在從所述一側將光照射至層疊體的情況下，產生在透明層表面反射的光與在不透明層表面反射的光的干涉作用。能夠藉由調整透明層的膜厚使所述干涉作用發生變化，而調整層疊體的顏色。因此，能夠高精度且穩定地獲得所期望的顏色的層疊體。

Description

成膜裝置及層疊體

本發明有關於一種在基材表面形成膜的成膜裝置及藉由該成膜處理而獲得的層疊體。

如下的技術已為人所知，所述技術是藉由對在基材表面形成膜時的成膜條件進行調整來調整所獲得的膜的顏色。作為此種技術，例如在專利文獻1中公開了如下技術，所述技術是藉由使具有特定折射率與厚度的透明膜重疊於高分子色素膜，獲得從一側（透明膜側）進行觀察時的色調看上去發生了變化的層疊體。 [現有技術文獻]

[專利文獻] [專利文獻1]日本專利特開2015-24622號公報

[發明所要解決的問題] 在欲形成從所述一側觀察到的某顏色的層疊體的情況下，只要有過去執行同一顏色的成膜處理所得的數據，則藉由參照所述數據並在與過去的處理相同的成膜條件下執行成膜處理，就能夠獲得目標顏色的層疊體。

另一方面，在欲形成從所述一側觀察到的某顏色的膜的情況下，若無過去執行同一顏色的成膜處理所得的數據，則一般會根據成膜裝置的操作者的直覺或經驗來調整成膜條件。

但是在所述實施方式下，難以避免各操作者的誤差的影響而高精度且穩定地獲得所期望的顏色的層疊體。

因此，本發明的目的在於提供一種藉由成膜處理來高精度且穩定地獲得所期望的顏色的層疊體的技術。

[解決問題的技術手段] 本發明的第一實施方式的成膜裝置是在基材表面的一側形成至少一層膜而獲得層疊體的成膜裝置，其特徵在於包括：處理室，其內部具有處理空間；基材保持部，在所述處理室內保持所述基材；氣體供應部，將氣體（gas）供應至所述處理空間；排氣部，排出所述處理室內的氣體；成膜處理部，在保持於所述基材保持部的所述基材的所述表面執行成膜處理；輸入部，輸入從所述一側觀察所述層疊體時的顏色訊息；存儲部，針對多種顏色，存儲有使顏色訊息與用以獲得從所述一側觀察而呈現所述顏色的所述層疊體的成膜條件相對應而成的對應數據；以及確定部，基於從所述輸入部輸入的所述顏色訊息，參照所述對應數據來確定所述成膜條件，且所述層疊體從所述一側觀察，依次包括透明層與金屬製的不透明層，所述成膜條件中至少包含所述透明層的膜厚作為顏色調整要素。

根據本發明第一實施方式所述的成膜裝置，本發明第二實施方式的成膜裝置的特徵在於：藉由第一反射光與第二反射光的干涉作用來實現所述顏色調整，所述第一反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，所述照射光在所述層疊體的所述一側的表面反射而獲得，所述第二反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，所述照射光穿過所述層疊體的所述透明層而在所述透明層與所述金屬製的不透明層的邊界反射而獲得，所述干涉作用根據所述透明層的膜厚而發生變化。

根據本發明第一實施方式或第二實施方式所述的成膜裝置，本發明第三實施方式的成膜裝置的特徵在於還包括：判定部，判定從所述輸入部輸入的所述顏色訊息是否包含於所述對應數據的可對應範圍；以及告知部，在所述顏色訊息並不包含於所述可對應範圍的情況下，將所述情況告知裝置的操作者。

根據本發明第一實施方式至第三實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第四實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述對應數據是藉由理論計算，使構成所述層疊體的各層的各光學常數及所述透明層的膜厚、與從所述一側觀察到的所述層疊體的顏色訊息相對應而成的數據。

根據本發明第一實施方式至第四實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第五實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述層疊體被用作建築物的內立面（interior）或外立面（exterior）的裝飾材料。

根據本發明第一實施方式至第五實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第六實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述透明層為氮化矽。

根據本發明第一實施方式至第五實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第七實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述透明層為氧化鈦層。

根據本發明第一實施方式至第五實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第八實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述透明層為氧化鋁層。

根據本發明第一實施方式至第五實施方式中任一項所述的成膜裝置，本發明第九實施方式的成膜裝置的特徵在於：所述透明層為氮化鈦層。

本發明第十實施方式的層疊體是在基材表面的一側形成至少一層膜而獲得的層疊體，其特徵在於：從所述一側觀察，依次包括透明層、與金屬製的不透明層，且從所述一側觀察所述層疊體時觀察到的顏色對於所述透明層的膜厚具有依存性。

根據本發明第十實施方式所述的層疊體，本發明第十一實施方式的層疊體的特徵在於：所述依存性是由第一反射光與第二反射光的干涉作用而引起，所述第一反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，所述照射光在所述層疊體的所述一側的表面反射而獲得，所述第二反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，所述照射光穿過所述層疊體的所述透明層而在所述透明層與所述金屬製的不透明層的邊界反射而獲得，且所述干涉作用根據所述透明層的膜厚而發生變化。

根據本發明第十實施方式或第十一實施方式所述的層疊體，本發明第十二實施方式的層疊體的特徵在於：其被用作建築物的內立面或外立面的裝飾材料。

根據本發明第十實施方式至第十實施二方式中任一項所述的層疊體，本發明第十三實施方式的層疊體的特徵在於：所述透明層為氮化矽層。

根據本發明第十實施方式至第十二實施方式中任一項所述的層疊體，本發明第十四實施方式的層疊體的特徵在於：所述透明層為氧化鈦層。

根據本發明第十實施方式至第十二實施方式中任一項所述的層疊體，本發明第十五實施方式的層疊體的特徵在於：所述透明層為氧化鋁層。

根據本發明第十實施方式至第十二實施方式中任一項所述的層疊體，本發明第十六實施方式的層疊體的特徵在於：所述透明層為氮化鈦層。

[發明的效果] 對於本發明的第一實施方式至第九實施方式，在成膜裝置中，確定部基於從輸入部輸入的顏色訊息，參照對應數據來確定成膜條件。另外，成膜條件中至少包含透明層的膜厚作為顏色調整要素。因此，本發明的第一實施方式與根據成膜裝置的操作者的直覺或經驗來調整成膜條件的實施方式相比，能高精度且穩定地執行所期望的顏色的成膜處理。

以下，一面參照附圖，一面說明本發明的實施方式。在附圖中，對具有相同結構及功能的部分附上相同符號且省略重複說明。再者，以下的實施方式是將本發明加以具體化而成的一例，並非是對本發明的技術範圍進行限定的事例。另外，在附圖中，為了便於理解，有時誇張或簡化地圖示各部分的尺寸或數量。另外，在附圖中，有時為了對方向進行說明而附上XYZ正交坐標軸。坐標軸中的+Z方向為鉛垂上方向，XY平面為水平面。

＜1 實施方式＞＜1.1 濺鍍裝置1的結構＞圖1是示意性地表示濺鍍裝置1的概略結構的剖面示意圖。圖2是表示濺鍍處理部50及其周邊的剖面示意圖。圖3是表示感應耦合天線151的例子的側視圖。另外，圖4是表示濺鍍處理部50及其周邊的立體圖。

濺鍍裝置1是藉由濺鍍處理，在所搬送的基材91的上表面成膜的裝置。基材91例如由不鏽鋼（Steel Use Stainless，SUS）板等構成。另外，對基材91進行成膜處理而獲得的層疊體例如被用作內立面或外立面的裝飾材料。

濺鍍裝置1包括：腔室100（處理室）；搬送機構30，搬送基材91；濺鍍處理部50，藉由濺鍍在所搬送的基材91的上表面執行成膜處理；以及控制部190，對濺鍍裝置1的各部分進行總體控制。腔室100是呈長方體形狀的外形的中空構件。腔室100是以使其底板及頂板成為水平姿勢的方式配置。另外，X軸及X軸各自是與腔室100的側壁平行的軸。

濺鍍裝置1還包括外罩（chimney）60，所述外罩60是配置成包圍在濺鍍處理部50周圍的筒狀的屏蔽構件。外罩60具有作為對濺鍍處理部50所產生的電漿的範圍或從靶材（target）濺鍍出的濺鍍粒子的飛散範圍進行限制的屏蔽物（shield）的功能、與將外罩內部的環境與外部阻斷的環境阻斷功能。以下，將腔室100的內部空間中的處於外罩60內側的執行濺鍍處理的空間稱為處理空間V。

在腔室100內，水平的搬送路徑面L被規定在外罩60的下方。搬送路徑面L的延伸方向為X軸方向，基材91沿著X軸方向被搬送。

另外，濺鍍裝置1包括對在腔室100內搬送的基材91進行加熱的板狀的加熱部40。加熱部40例如由配置在搬送路徑面L下側的護套式加熱器（sheathed heater）構成。

在腔室100的處於搬送路徑面L的-X側的端部，設置有用以將基材91搬入至腔室100內的閘門（gate）160。另一方面，在腔室100的處於搬送路徑面L的+X側的端部，設置有用以將基材91搬出至腔室100外的閘門161。另外，在腔室100的X方向兩端部，能以保持氣密的形態連接裝載鎖閉室（load lock chamber）或卸載鎖閉室（unload lock chamber）等其他腔室的開口部。各閘門160、161能在打開與關閉之間切換。

另外，腔室100連接著將腔室100內的氣體排出的排氣部170。排氣部170例如包括各自省略了圖示的真空泵、排氣配管及排氣閥。排氣配管的一端連接於真空泵，另一端與腔室100的內部空間連通地連接。另外，排氣閥設置在排氣配管的路徑中途。具體來說，排氣閥是能夠自動地對流經排氣配管的氣體的流量進行調整的閥。對於所述結構，若在真空泵已工作的狀態下打開排氣閥，則腔室100內的氣體會被排出，腔室100內成為真空狀態。控制部190控制利用排氣部170的排氣，由此，將腔室100內的壓力調整為特定值。

搬送機構30在腔室100的內部，包括沿著Y方向且隔著搬送路徑面L而相向配置的多對搬送輥31、與使所述多對搬送輥31同步地旋轉驅動的驅動部（圖示省略）。沿著搬送路徑面L的延伸方向即X方向設置有多對搬送輥31。再者，在圖1中描繪了五對搬送輥31的位於圖示近前側（-Y側）的五根輥。

承載架（carrier）90由板狀的托架（tray）等構成，基材91可拆卸地保持於承載架90的大致水平的上表面。再者，承載架90上的基材91的保持實施方式能夠採用藉由真空吸附方式來保持基材91的實施方式、或利用夾盤銷（chuck pin）等來機械地抓住基材91的實施方式等各種實施方式。

配設有基材91的承載架90經由閘門160導入至腔室100內之後，各搬送輥31從下方抵接至所述承載架90的端緣（±Y側的端緣）附近。接著，藉由驅動部（圖示省略）使各搬送輥31同步旋轉，由此，沿著搬送路徑面L搬送承載架90及保持於承載架90的基材91。在本實施方式中說明了如下實施方式，即，各搬送輥31能向順時針方向及逆時針方向這兩個方向旋轉，向兩個方向（±X方向）搬送承載架90及保持於承載架90的基材91。搬送路徑面L包括與濺鍍處理部50（成膜處理部）相向的被成膜部位P。因此，在藉由搬送機構30所搬送的基材91上表面的配置在被成膜部位P的部位進行成膜處理。

濺鍍裝置1包括：濺鍍氣體供應部510，將作為惰性氣體的氬氣等濺鍍氣體供應至處理空間V；以及反應性氣體供應部520，將氮氣等反應性氣體供應至處理空間V。因此，在濺鍍氣體供應部510及反應性氣體供應部520中的一者供應了氣體的情況下，在處理空間V內形成此種氣體的環境，在濺鍍氣體供應部510及反應性氣體供應部520均供應了氣體的情況下，在處理空間V內形成濺鍍氣體與反應性氣體的混合環境。

具體來說，濺鍍氣體供應部510例如包括作為濺鍍氣體的供應源的濺鍍氣體供應源511與配管512。配管512的一端與濺鍍氣體供應源511連接，另一端連接於與處理空間V連通的各噴嘴（nozzle）514。另外，在配管512的路徑中途設置有閥513。閥513在控制部190的控制下，對供應至處理空間V的濺鍍氣體的量進行調整。閥513較佳為能夠自動地對流經配管的氣體的流量進行調整的閥，具體來說，例如較佳包含質量流量控制器（massflow controller）等。

各噴嘴514設置在一列感應耦合天線151的±X側，且貫穿腔室100的頂板而向下側形成開口，所述一列感應耦合天線151設置在旋轉陰極（cathode）5、6之間。因此，濺鍍氣體供應源511所供應的濺鍍氣體從各噴嘴514導入至處理空間V。

具體來說，反應性氣體供應部520例如包括作為反應性氣體的供應源的反應性氣體供應源521與配管522。配管522的一端與反應性氣體供應源521連接，另一端分支成多個（在圖4的例子中為六個），從而連接於設置在處理空間V中的多個噴嘴12（在圖4的例子中為+X側的三個與-X側的三個總計六個噴嘴12）。在配管522的路徑中途設置有閥523。閥523在控制部190的控制下，對供應至處理空間V的反應性氣體的量進行調整。

各噴嘴12是以在處理空間V中的下方的區域中沿著Y方向延伸的方式設置。配管522的各另一端與各噴嘴12的X方向兩端面中的外側的各端面連接。在各噴嘴12中形成有各流路，所述各流路在所述各端面上形成開口而與配管522的另一端連接，並且在噴嘴內部分支成多條。各流路的前端到達噴嘴12的X方向兩端面中的內側的各端面而形成開口，在所述各端面中形成多個噴出口11。

在+X側的各噴嘴12的上方設置有光纖（optical fiber）探頭（probe）13。另外，設置有分光器（spectroscope）14，所述分光器14能對入射至探頭13的電漿發射光（plasma emission）的光譜強度進行測定。分光器14與控制部190電連接，分光器14的測定值供應至控制部190。控制部190基於分光器14的輸出，藉由電漿發射監測（Plasma Emission Monitor，PEM）法來控制閥523，由此，控制從反應性氣體供應部520供應至腔室100內的反應性氣體的導入量。閥523較佳為能夠自動地對流經配管的氣體的流量進行調整的閥，例如較佳包含質量流量控制器等。

濺鍍裝置1所具備的各結構要素與控制部190電連接，所述各結構要素由控制部190控制。具體來說，控制部190例如由一般的工廠自動化（Factory Automation，FA）電腦（computer）構成，所述一般的FA電腦是由進行各種運算處理的中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、存儲程序（program）等的唯讀記憶體（Read Only Memory，ROM）、作為運算處理的作業區域的隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、存儲程序或各種數據文件（data file）等的硬碟（hard disk）、具有經由局域網（Local Area Network，LAN）等進行數據通信的功能的數據通信部等藉由匯流排線（bus line）等彼此連接而成。另外，控制部190與輸入部191連接，所述輸入部191由進行各種顯示的顯示器（display）、鍵盤（keyboard）及滑鼠（mouse）等構成。輸入部191例如在裝置的操作者指定並輸入從一側（圖5中的圖示上側）觀察層疊體時的顏色訊息時被使用。

濺鍍處理部50包括：兩個旋轉陰極5、6；兩個旋轉部19，使兩個旋轉陰極5、6圍繞各自的中心軸線旋轉；兩個磁鐵單元21、22，分別收容在兩個旋轉陰極5、6的內部；以及濺鍍用電源163，將濺鍍電力分別供應至兩個旋轉陰極5、6。

旋轉陰極5、6在處理空間V中，沿著X方向隔開固定距離地相向配置而構成為陰極對。以所述方式並排設置旋轉陰極5、6，由此，自由基（radical）更集中於基材91上的被成膜部位P，藉由濺鍍處理所獲得的膜的膜質會提高。

濺鍍處理部50還包括：一列感應耦合天線151，設置在旋轉陰極5、6之間；匹配電路（matching circuit）154；以及高頻電源153，將高頻電力經由匹配電路154供應至各感應耦合天線151。

此處，所謂一列感應耦合天線151，是指沿著Y方向隔開間隔地設置的五個感應耦合天線151。

因此，高頻電源153將高頻電力（例如頻率為13.56 MHz的電力）供應至各感應耦合天線151，由此，設置在外罩60內部的各感應耦合天線151在處理空間V內產生感應耦合電漿（inductively coupled plasma）。

各感應耦合天線151由包含石英玻璃等的介電體的保護構件152覆蓋，且貫穿腔室100的頂板而突出地設置於腔室100的內部空間。

例如，如圖3所示，各感應耦合天線151是將金屬製的管狀導體彎折成U字形而成，並以“U”字狀態，貫穿腔室100的頂板而突出設置於腔室100的內部空間。使冷卻水在感應耦合天線151的內部循環等，從而適當地冷卻所述感應耦合天線151。

各感應耦合天線151的一端經由匹配電路154電連接於高頻電源153。另外，各感應耦合天線151的另一端接地。在所述結構中，高頻電力從高頻電源153供應至感應耦合天線151後，在感應耦合天線151的周圍產生高頻感應磁場，在腔室100的內部空間中產生感應耦合電漿（Inductively Coupled Plasma：ICP）。所述感應耦合電漿是電子空間密度為3×10¹⁰ 個/cm³ 以上的高密度電漿。

另外，如本實施方式般的U字形狀的感應耦合天線151相當於匝數不足一圈的感應耦合天線，電感（inductance）低於匝數為一圈以上的感應耦合天線的電感。因此，在感應耦合天線151的兩端產生的高頻電壓減少，隨著與產生的電漿靜電耦合（electrostatic coupling）而引起的電漿電位的高頻波動受到抑制。因此，隨著電漿電位向地電位（earth potential）波動而引起的過剩的電子損耗減少，電漿電位被抑制得特別低。由此，能減少在基材91上造成的損傷（damage）。

磁鐵單元21（22）在旋轉陰極5（6）的外周面的自身附近形成磁場（靜磁場）。設置在旋轉陰極5、6之間的一列感應耦合天線151在處理空間V中的包含由磁鐵單元21、22形成了磁場的部分的空間中產生感應耦合電漿。

旋轉陰極5（6）包括：筒狀的基底（base）構件8，在水平面內沿著與搬送方向垂直的Y方向延伸設置；以及筒狀的靶材16（17），包覆基底構件8的外周。基底構件8為導電體，可使用包含氮化矽成膜用的矽（Si）的材料作為靶材16的材料，且可使用包含氮化鈦成膜用的鈦（Ti）的材料作為靶材17的材料。再者，也可以不包含基底構件8而利用圓筒狀的靶材16（17）來構成旋轉陰極5（6）。例如藉由如下方法等形成靶材16（17），所述方法是指對靶材材料的粉末進行壓縮成型而形成為筒狀，然後插入基底構件8。

本說明書中，在一體地表現並排設置的旋轉陰極5、6及配置在各個旋轉陰極內部的磁鐵單元21、22的情況下，稱為磁控陰極對。

各基底構件8的中心軸線2（3）方向上的兩端部分別由蓋部封閉，所述蓋部在中央部設置有圓狀開口。旋轉陰極5（6）的中心軸線2（3）方向上的長度例如設定為1,400 mm，直徑例如設定為150 mm。

濺鍍處理部50還包括兩對密封軸承9、10與兩個圓筒狀的支撐棒7。各對密封軸承9、10在旋轉陰極5（6）的長邊方向（Y方向）上隔著旋轉陰極5（6）地設置。密封軸承9、10各自包括從腔室100的頂板的下表面豎立設置的台部、與設置在台部的下部的大致圓筒狀的圓筒部。

各支撐棒7的一端支撐於密封軸承9的圓筒部，另一端支撐於密封軸承10的圓筒部。各支撐棒7從基底構件8的一端的蓋部的開口插入至旋轉陰極5（6）內，沿著中心軸線2（3）貫穿旋轉陰極5（6），並從基底構件8的另一端的蓋部的開口伸出至旋轉陰極5（6）外。

磁鐵單元21（22）包括由導磁鋼等磁性材料形成的磁軛（yoke）25（支撐板）、與設置在磁軛25上的多個磁鐵（後述的中央磁鐵23a、周邊磁鐵23b）。

磁軛25為平板狀的構件，其與旋轉陰極5（6）的內周面相向地沿著旋轉陰極5的長邊方向（Y方向）延伸。在與旋轉陰極5、6的內周面相向的磁軛25的表面上，沿著磁軛25的長邊方向延伸的中央磁鐵23a配置在沿著磁軛25的長邊方向的中心線上。在磁軛25表面的外緣部，還設置有包圍中央磁鐵23a周圍的環狀（無端狀）的周邊磁鐵23b。中央磁鐵23a、周邊磁鐵23b例如由永久磁鐵構成。

中央磁鐵23a與周邊磁鐵23b各自的處於靶材16（17）側的極性互不相同。另外，兩個磁鐵單元21、22中的各個極性互補。例如在磁鐵單元21中，將靶材16（17）側的中央磁鐵23a的極性設為N極，將周邊磁鐵23b的極性設為S極，另一方面，在磁鐵單元22中，將靶材16（17）側的中央磁鐵23a的極性設為S極，將周邊磁鐵23b的極性設為N極。

在磁軛25的背面接合著固定構件27的一端。固定構件27的另一端接合於支撐棒7。由此，磁鐵單元21、22連結於支撐棒7。在本實施方式中，構成磁控陰極對的磁鐵單元21、22以從彼此相向的位置向靠近被成膜部位P的-Z方向旋轉規定角度後的狀態被固定。因此，在旋轉陰極5、6之間且處於被成膜部位P側的空間中，藉由磁鐵單元21、22形成相對較強的靜磁場。

在各密封軸承9的台部設置有旋轉部19，該旋轉部19包括馬達（motor）與傳遞馬達旋轉的齒輪（gear）（分別省略了圖示）。另外，在旋轉陰極5、6的基底構件8的+Y側的蓋部的開口部周圍，設置有與各旋轉部19的齒輪嚙合的齒輪（圖示省略）。

各旋轉部19因馬達旋轉而使旋轉陰極5（6）以中心軸線2（3）為中心旋轉。更詳細來說，旋轉部19是以使旋轉陰極5、6各自的外周面中的彼此相向的部分分別從下側向上側移動的方式，使旋轉陰極5、6圍繞中心軸線2、3而彼此向反方向旋轉。旋轉速度例如設定為10轉/分鐘～20轉/分鐘，在濺鍍處理期間，以所述旋轉速度及旋轉方向進行定速旋轉。另外，經由密封軸承10及支撐棒7使冷卻水在旋轉陰極5、6的內部循環等，從而適當地冷卻所述旋轉陰極5、6。

連接於濺鍍用電源163的電線分支成兩根後，被引導至旋轉陰極5、6的各密封軸承10內。在各電線的前端，設置有與旋轉陰極5、6的基底構件8的-Y側的蓋部接觸的電刷（brush）。濺鍍用電源163將濺鍍電力經由所述電刷供應至基底構件8。在本實施方式中，如下所述，濺鍍用電源163首先將負電位的直流電力供應至旋轉陰極6，然後，濺鍍用電源163將負電位的直流電力供應至旋轉陰極5。

濺鍍電力供應至各基底構件8（進而供應至各靶材16、17）後，在處理空間V的各靶材16、17的表面產生濺鍍氣體的電漿。所述電漿藉由磁鐵單元21、22形成的靜磁場，處於旋轉陰極5、6之間且被高密度地封閉在被成膜部位P側的空間中。本說明書中，將以所述方式藉由磁場封閉效果而高密度化後的電漿稱為磁控電漿。在如本實施方式般，在磁控陰極對產生磁控電漿的實施方式中，與一個磁控陰極產生磁控電漿的情況相比，電漿更加高密度化。因此，就提高成膜速率的觀點來說，本實施方式的實施方式較理想。

如上所述，設置在旋轉陰極5、6之間的一列感應耦合天線151在處理空間V中的包含由磁鐵單元21、22形成了磁場的部分的空間中產生感應耦合電漿。結果，藉由磁控陰極對所產生的磁控電漿與藉由感應耦合天線151所產生的感應耦合電漿彼此重合，從而形成混合電漿。使感應耦合天線151產生的高密度的感應耦合電漿也與磁控電漿一起作用於靶材16、17的濺鍍，所述磁控電漿是由磁鐵單元21、22在旋轉陰極5、6的外周面附近形成的磁場所產生。

在以所述方式使感應耦合電漿作用於濺鍍的情況下，與感應耦合電漿不起作用的情況相比，即使供應至旋轉陰極5、6的濺鍍電力的大小相同，也能夠降低濺鍍電壓（能夠降低阻抗（impedance））。由此，從靶材16、17飛出的反彈氬離子或負離子對基材91的被成膜面造成的損傷降低，並且會以高成膜速率執行成膜處理。

在濺鍍處理中，將濺鍍氣體與反應性氣體導入至腔室100的處理空間V，在所述混合電漿的環境中，濺鍍包覆旋轉陰極5、6外周的靶材16、17，在與所述靶材16、17相向的基材91上形成鈦膜及氮化矽膜。

＜1.2 透明層201的膜厚與層疊體200的顏色的關係＞圖5是表示藉由成膜處理所獲得的層疊體200的一例的縱剖面圖。如圖5所示，在本實施方式中，濺鍍裝置1在基材91上表面的一側形成雙層膜，由此獲得層疊體200，所述層疊體200從一側（圖示的上側）觀察，依次包括透明層201與金屬製的不透明層202。

以下，說明如下技術，所述技術是在基材91上執行成膜處理而獲得層疊體200時，對層疊體200的顏色進行調整。再者，在本說明書中，所謂“層疊體200的顏色”，是指從所述一側觀察所述層疊體200時觀察到的顏色。

以下，一邊參照數式1～數式18的各數式，一邊對使構成層疊體200的各層的各光學常數及透明層201的膜厚與層疊體200的顏色訊息相對應而成的對應關係進行說明。再者，在各數式中，下標“0”是指空氣，下標“1”是指所形成的膜，下標“2”是指基材91。另外，下標“p”是指p偏光，下標“s”是指s偏光。

若將複折射率設為N，則使用光學常數（折射率n及消光係數k）及虛數i，以下的數式1成立。

[數式1]

另外，若將在各層中的入射角設為θ，則根據司乃耳定律（Snell's law），以下的數式2成立。

[數式2]

此時，若將相位變化設為β，則以下的數式3成立。

[數式3]

接著，若將振幅反射係數設為r，將振幅透射係數設為t，將反射率設為R，並將透明層201的膜厚設為d，則根據菲涅耳公式（Fresnel formula），以下的數式4～數式9成立。

[數式4]

[數式5]

[數式6]

[數式7]

[數式8]

[數式9]

圖6是表示將光學常數相同且膜厚不同的氮化矽膜形成為透明層201後的層疊體200的反射率光譜的圖。在圖6中，橫軸表示波長，縱軸表示反射率。

另外，若將反射率分佈設為S（λ），並將XYZ色彩系統中的顏色匹配函數（color-matching function）設為x（λ）、y（λ）、z（λ），則以下的數式10～數式13成立。

[數式10]

[數式11]

[數式12]

[數式13]

此處，若將顏色從XYZ色彩系統轉換成L^* a^* b^* 色彩系統，則以下的數式14～數式18成立。

[數式14]

[數式15]

[數式16]

[數式17]

[數式18]

如以上的說明般，藉由理論計算來獲得構成層疊體200的各層的各光學常數及透明層201的膜厚與顏色訊息逐一對應的對應關係。

另外，如圖6所示，已知在層疊體200中，隨著包含氮化矽膜的不透明層202的膜厚增大至60 nm～90 nm，可見光區域（約380 nm～780 nm的波長區域）中的反射率的最大峰值向長波長側偏移。即，已知當透明層201的膜厚為60 nm時，層疊體200的配色變成藍色調更強的藍色，當透明層201的膜厚為90 nm時，層疊體200的配色變成進一步帶有紅色的藍色。

即使當以所述方式，使氣體供應量、濺鍍電壓值、高頻電力值、腔室內的壓力值等各條件相同而進行濺鍍處理，獲得光學常數固定的層疊體200時，只要根據處理時間來調整透明層201的膜厚，就能夠調整層疊體200的顏色。

另外，當使氣體供應量、濺鍍電壓值、高頻電力值、腔室內的壓力值等各條件可變而進行濺鍍處理，獲得光學常數經調整的層疊體200時，根據處理時間來調整透明層201的膜厚，由此，能夠在更廣的範圍內調整層疊體200的顏色。

認為層疊體200的顏色根據透明層201的膜厚而發生變化的理由如下所述。當將照射光從所述一側賦予至層疊體200時，照射光在層疊體200的所述一側的表面（即，透明層201的表面）反射，從而獲得第一反射光。另外，當將照射光從所述一側賦予至層疊體200時，所述照射光穿過層疊體200的透明層201而在透明層201與金屬製的不透明層202（反射層）的邊界反射，從而獲得第二反射光。認為藉由所述第一反射光及第二反射光的干涉作用來實現層疊體200的顏色調整。而且，認為因為干涉作用根據透明層201的膜厚而發生變化，所以只要調整透明層201的膜厚，就能夠調整層疊體200的顏色。

＜1.3 處理例＞＜1.3.1 整個處理的流程＞圖7是表示本實施方式中的整個處理的流程的圖。

以下，說明如下情況，即，使各條件與過去進行的濺鍍處理相同而進行濺鍍處理，獲得光學常數與利用過去的處理所獲得的層疊體200相同的層疊體200。如上所述，即使在所述情況下，只要根據處理時間來調整不透明層202的膜厚，就能夠調整層疊體200的顏色。

在濺鍍處理之前，先將使顏色訊息（例如L^* a^* b^* 色彩系統中的一種顏色）與用以獲得從所述一側觀察而呈現所述顏色的層疊體200的成膜條件相對應而成的對應數據存儲於控制部190的存儲部（步驟ST1）。具體來說，在本實施方式中，在過去的處理中，操作者預先使用橢圓偏光儀（ellipsometry）等測定器，對與層疊體200的各層相關的各光學常數（折射率及消光係數）進行實際測定，將所述各光學常數與所述對應關係預先存儲於控制部190的存儲部。

對應數據存儲於控制部190後，在濺鍍處理中，裝置的操作者能從輸入部191指定層疊體200的顏色。具體來說，操作者將獲得的層疊體200的所期望的顏色的顏色訊息（例如L^* a^* b^* 的各值）輸入至輸入部191（步驟ST2）。

控制部190判定從輸入部輸入的顏色訊息是否包含於對應數據的可對應範圍（步驟ST3）。此處，在顏色訊息包含於對應數據的可對應範圍的情況下，包含如下兩種情況，一種情況是對應數據中，存在能形成顏色與所輸入的顏色訊息完全一致的膜的成膜條件，另一種情況是對應數據中，存在能形成顏色與所輸入的顏色訊息之間的偏差處於允許範圍的膜的成膜條件。

接著，在所輸入的顏色訊息包含於對應數據的可對應範圍的情況下，在步驟ST3中分支到“是（Yes）”，控制部190基於從輸入部191輸入的顏色訊息，參照對應數據來確定用以利用濺鍍裝置1來獲得所述顏色的層疊體200的成膜條件（步驟ST4）。然後，執行後述的濺鍍處理（步驟ST5）。

另一方面，在所輸入的顏色訊息並不包含於對應數據的可對應範圍的情況下，在步驟ST3中分支到“否（No）”，控制部190藉由顯示於顯示器或發出警告音等，將所述情況告知裝置的操作者（步驟ST6）。

如此，控制部190除了具有對裝置的各部分進行控制的功能之外，還具有作為判定能否形成所輸入的顏色的膜的判定部的功能、作為確定成膜條件的確定部的功能、及作為告知部的功能，所述告知部在無法形成所輸入的顏色的膜時，將所述情況告知操作者。

在本實施方式中，參照使顏色訊息與成膜條件相對應而成的對應數據來確定成膜條件。因此，本實施方式的實施方式與根據操作者的直覺或經驗來使顏色與成膜條件相對應的其他實施方式相比，能夠高精度且穩定地獲得所期望的顏色的層疊體200。

另外，在本實施方式中，在所輸入的顏色訊息並不包含於對應數據的可對應範圍的情況下，所述情況被迅速地告知操作者。因此，省略了操作者針對目前的對應數據所無法成膜的顏色進行試錯所耗費的時間或工夫，所以較理想。

另外，在所述情況下，裝置的操作者只要變更成膜條件中的作為顏色調整要素的膜厚以外的其他各要素（例如氣體供應量、濺鍍電壓值、高頻電力值、腔室內的壓力值等），並且變更光學常數，製作對應數據即可。由此，對應數據被更新後，其數據量得到擴大，因此，能利用更新後的對應數據，形成之前的時間點的對應數據所無法成膜的顏色。

＜1.3.2 濺鍍處理＞對所述步驟ST5的濺鍍處理的流程進行說明。

首先，藉由濺鍍氣體供應部510，在處理空間V內形成氬氣環境。藉由高頻電源153將高頻電力供應至配置在旋轉陰極5、6之間的各感應耦合天線151。由此，在處理空間V中產生感應耦合電漿。另外，在處理空間V中產生感應耦合電漿後，排氣部170將腔室100內的氣體排出，直至達到適合在腔室100內進行電漿處理的製程壓力為止。腔室100內的壓力達到製程壓力後，藉由濺鍍用電源163將濺鍍電力供應至旋轉陰極6。由此，在處理空間V的Y方向中央位置產生磁控電漿。其結果，在處理空間V的Y方向中央位置（具體來說，在旋轉陰極5、6之間且處於被成膜部位P側的空間），形成磁控電漿與感應耦合電漿的混合電漿。

在所述狀態下，搬送機構30從閘門160搬入基材91，並沿著搬送路徑面L搬送基材91。更具體來說，搬送機構30是以使基材91多次藉由被成膜部位P的方式，使基材91沿著搬送路徑面L在±X方向上移動。另外，加熱部40對所搬送的基材91進行加熱。結果，從旋轉陰極6的靶材17濺鍍出的鈦粒子結晶化並堆積於所搬送的基材91的上表面，形成鈦膜。由此，在基材91的上表面形成以鈦為主成分的不透明層202。

然後，利用反應性氣體供應部520開始向處理空間V內供應反應性氣體，在處理空間V內形成氮氣與氬氣的混合環境。另外，控制部190對濺鍍用電源163進行控制，由此，從將濺鍍電力供應至旋轉陰極6的狀態，切換為將濺鍍電力供應至旋轉陰極5的狀態。另外，在該切換之後，也藉由高頻電源153繼續將高頻電力供應至各感應耦合天線151。

在所述狀態下，搬送機構30以使基材91多次藉由被成膜部位P的方式，使基材91沿著搬送路徑面L在±X方向上移動。另外，加熱部40對所搬送的基材91進行加熱。其結果，從旋轉陰極5的靶材16濺鍍出的氮化矽粒子結晶化並堆積於所搬送的基材91的上表面（更具體來說，形成在基材91上的不透明層202的上表面），形成氮化矽膜。由此，在基材91的上表面形成以氮化矽為主成分的透明層201。

在經過規定的處理時間，且透明層201的膜厚達到從輸入部191輸入的膜厚之後，濺鍍處理結束。具體來說，濺鍍用電源163停止向旋轉陰極5施加濺鍍電壓。濺鍍氣體供應源511停止供應濺鍍氣體。另外，反應性氣體供應源521停止供應反應性氣體。另外，高頻電源153停止向各感應耦合天線151供應高頻電力。接著，搬送機構30從閘門161向濺鍍裝置1的外部搬出成膜後的基材91。

利用本實施方式所獲得的層疊體200從所述一側起，依次包括以氮化矽為主成分的透明層201、與以鈦為主成分的不透明層202。而且，從所述一側觀察層疊體200時觀察到的顏色對於透明層201的膜厚具有依存性（圖6）。

因為能根據濺鍍處理的處理時間來容易地調整透明層201的膜厚，所以能夠容易地調整層疊體200的顏色，因此較理想。

另外，一般來說，合金靶材比單一金屬靶材更昂貴。因此，與濺鍍合金靶材來獲得所期望的顏色的層疊體的其他實施方式相比，在調整處理時間並濺鍍單一金屬靶材來獲得所期望的顏色的層疊體200的本實施方式中，能夠廉價地形成層疊體200。

另外，在透明層201為功能膜的情況下，因為透明層201設置在層疊體200的最表面側，所以對層疊體200賦予了透明層201的功能，因此較理想。例如，氮化矽膜的化學功能(耐溶劑性、耐酸性、耐鹼性)及機械功能優異。

另外，以鈦為主成分的不透明層202具有作為密著層的功能，所述密著層提高透明層201對於基材91的密著性。因此，與直接在基材91上形成透明層201而獲得層疊體的其他實施方式相比，在隔著不透明層202使透明層201與基材91密著的本實施方式的實施方式中，透明層201不易從層疊體200上剝離。如上所述，層疊體200被用作建築物的內立面或外立面的裝飾材料，根據需要對層疊體200實施切斷或彎折等加工。考慮到以所述方式實施加工的技術領域，特別有效的是層疊體200包括作為密著層的不透明層202。

＜2 變形例＞以上，對本發明的實施方式進行了說明，但本發明能在不脫離其主旨的範圍內，進行所述內容以外的各種變更。

圖8是表示與第一層疊體及第二層疊體相關的反射率光譜的圖，所述第一層疊體是在基材91上形成氮化鈦膜作為不透明層202而成，所述第二層疊體是在基材91上形成氮化鈦膜作為不透明層202，進而在所述氮化鈦膜上形成氮化矽膜作為透明層201而成。在圖8中，橫軸表示波長，縱軸表示反射率。

第二層疊體從所述一側觀察，依次包括透明層（氮化矽膜）與金屬製的不透明層（氮化鈦膜），且層疊體的顏色對於透明層的膜厚具有依存性。因此，該變形例中的第二層疊體也包含於本發明的範圍。如圖8所示，第二層疊體的反射率光譜在可見光區域中大致為0。以所述方式調整透明層的膜厚，由此，也能使層疊體的顏色接近於黑色。

另外，在所述實施方式中，對透明層201為氮化矽層的實施方式進行了說明，但不限於此。例如，透明層201也可以是氧化鈦層。在此情況下，因氧化鈦的催化劑效應而層疊體200的抗汙性顯著提高。另外，透明層201也可以是氧化鋁層。在此情況下，因為氧化鋁的硬度高，所以層疊體200的耐磨損性顯著提高。另外，透明層201還可以是氮化鈦層。在此情況下，因為氮化鈦的化學性穩定，所以層疊體200的耐腐蝕性顯著提高。

另外，在所述實施方式中，對在基材91上形成雙層膜而獲得層疊體200的實施方式進行了說明，但不限於此。也可以在基材91上形成單層膜而獲得層疊體。在此情況下，基材91作為金屬製的不透明層而發揮功能，所述單層膜作為透明層而發揮功能，由此，能應用本發明。另外，還可以在基材91上形成三層以上的膜而獲得層疊體。即使在此情況下，因為層疊體包括金屬製的不透明層與透明層，所以仍能應用本發明。

另外，在所述實施方式中，對利用SUS板來構成基材91的實施方式進行了說明，但也可以使用樹脂、木材、玻璃等作為基材91。

另外，在所述實施方式中，對使用濺鍍裝置1作為成膜裝置的實施方式進行了說明，但不限於此。也能將本發明應用於其他成膜裝置（例如蒸鍍裝置等）。

另外，在所述實施方式中，對輸入至輸入部191的顏色訊息為L^* a^* b^* 色彩系統中的顏色訊息的情況進行了說明，但不限於此。輸入至輸入部191的顏色訊息也可以是XYZ色彩系統等L^* a^* b^* 色彩系統以外的色彩系統中的顏色訊息。

另外，在所述實施方式中，對使用保持並搬送基材91的搬送機構30作為基材保持部的實施方式進行了說明，但也可以使用以靜止狀態保持基材91的基材保持部。另外，關於搬送機構30搬送基材91時的方向，除了如所述實施方式般的水平方向的情況之外，例如也可以是垂直方向。

另外，在所述實施方式中，對各感應耦合天線151貫穿腔室100的頂板而突出地設置於腔室100的內部空間的實施方式進行了說明，但不限於此。各感應耦合天線151也可以貫穿腔室100的側壁或底板等而突出地設置於腔室100的內部空間。另外，還可以設置為如下實施方式，即，各感應耦合天線151埋入至腔室100的內壁（頂板、側壁或底板）而不突出至腔室100的內部空間。

另外，在所述實施方式中，對並排設置兩個旋轉陰極5、6的情況進行了說明，但旋轉陰極也可以是一個。另外，也可以不使用旋轉陰極而使用平板形的陽極（cathode）。

另外，在所述實施方式中，對構成一列的感應耦合天線151的個數為五個的情況進行了說明，但只要根據旋轉陰極5（6）的長度來適當地變更所述個數即可。另外，也可以設置多列感應耦合天線151。此外，能適當地變更各部分的位置、個數、長度等設計事項。

另外，在所述實施方式中，對在所搬送的基材91表面中的上表面進行成膜處理的實施方式進行了說明，但不限於此。例如，可以在所搬送的基材91表面中的另一面（側面或下表面等）進行成膜處理，也可以同時在所搬送的基材91表面中的多個面（例如上表面及下表面）進行成膜處理。

以上，對實施方式及其變形例的成膜裝置及層疊體進行了說明，但這些例子是本發明的較佳實施方式的例子，並不限定本發明的實施範圍。本發明能在本發明範圍內，自由地組合各實施方式，或使各實施方式的任意的結構要素變形，或者能在各實施方式中增減任意的結構要素。

1‧‧‧濺鍍裝置
2、3‧‧‧中心軸線
5、6‧‧‧旋轉陰極
7‧‧‧支撐棒
8‧‧‧基底構件
9、10‧‧‧密封軸承
11‧‧‧噴出口
12、514‧‧‧噴嘴
13‧‧‧探頭
14‧‧‧分光器
16、17‧‧‧靶材
19‧‧‧旋轉部
21、22‧‧‧磁鐵單元
23a‧‧‧中央磁鐵
23b‧‧‧周邊磁鐵
25‧‧‧磁軛
27‧‧‧固定構件
30‧‧‧搬送機構
31‧‧‧搬送輥
40‧‧‧加熱部
50‧‧‧濺鍍處理部
60‧‧‧外罩
90‧‧‧承載架
91‧‧‧基材
100‧‧‧腔室
151‧‧‧感應耦合天線
152‧‧‧保護構件
153‧‧‧高頻電源
154‧‧‧匹配電路
160、161‧‧‧閘門
163‧‧‧濺鍍用電源
170‧‧‧排氣部
190‧‧‧控制部
191‧‧‧輸入部
200‧‧‧層疊體
201‧‧‧透明層
202‧‧‧不透明層
510‧‧‧濺鍍氣體供應部
511‧‧‧濺鍍氣體供應源
512、522‧‧‧配管
513、523‧‧‧閥
520‧‧‧反應性氣體供應部
521‧‧‧反應性氣體供應源
L‧‧‧搬送路徑面
P‧‧‧被成膜部位
ST1～ST6‧‧‧步驟
V‧‧‧處理空間
X、Y、Z‧‧‧方向

圖1是示意性地表示濺鍍（sputtering）裝置的概略結構的剖面示意圖。圖2是表示濺鍍處理部及其周邊的剖面示意圖。圖3是表示感應耦合天線（antenna）的例子的側視圖。圖4是表示濺鍍處理部及其周邊的立體圖。圖5是表示藉由成膜處理所獲得的層疊體的一例的縱剖面圖。圖6是表示將光學常數相同且膜厚不同的氮化矽膜形成為透明層時的層疊體的反射率光譜的圖。圖7是表示整個處理的流程的圖。圖8是表示與第一層疊體及第二層疊體相關的反射率光譜的圖，所述第一層疊體是在基材上形成氮化鈦膜作為不透明層而成，所述第二層疊體是在基材上形成氮化鈦膜作為不透明層，進而在所述氮化鈦膜上形成氮化矽膜作為透明層而成。

Claims

一種成膜裝置，其是在基材表面的一側形成至少一層膜而獲得層疊體的成膜裝置，其特徵在於包括：處理室，其內部具有處理空間；基材保持部，在所述處理室內保持所述基材；氣體供應部，將氣體供應至所述處理空間；排氣部，排出所述處理室內的氣體；成膜處理部，在保持於所述基材保持部的所述基材的所述表面執行成膜處理；輸入部，輸入從所述一側觀察所述層疊體時的顏色訊息；存儲部，針對多種顏色，存儲有使顏色訊息與用以獲得從所述一側觀察而呈現所述顏色的所述層疊體的成膜條件相對應而成的對應數據；以及確定部，基於從所述輸入部輸入的所述顏色訊息，參照所述對應數據來確定所述成膜條件，且所述層疊體從所述一側觀察，依次包括透明層與金屬製的不透明層，所述成膜條件中至少包含所述透明層的膜厚作為顏色調整要素，所述成膜裝置，其藉由第一反射光與第二反射光的干涉作用來實現所述顏色調整，所述第一反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，產生在所述透明層的表面朝向所述一側反射而獲得，所述第二反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，所述照射光穿過所述層疊體的所述透明層而在所述透明層與所述金屬製的不透明層的邊界反射而獲得，且所述干涉作用根據所述透明層的膜厚而發生變化。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中更包括：判定部，判定從所述輸入部輸入的所述顏色訊息是否包含於所述對應數據的可對應範圍；以及告知部，在所述顏色訊息並不包含於所述可對應範圍的情況下，將所述情況告知裝置的操作者。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中所述對應數據是藉由理論計算，使構成所述層疊體的各層的各光學常數及所述透明層的膜厚、與從所述一側觀察到的所述層疊體的顏色訊息相對應而成的數據。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中所述層疊體被用作建築物的內立面或外立面的裝飾材料。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中所述透明層為氮化矽層。
如申請專利範圍第1項所述的成膜裝置，其中所述透明層為氧化鈦層。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的成膜裝置，其中所述透明層為氧化鋁層。
如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的成膜裝置，其中所述透明層為氮化鈦層。
一種層疊體，其是在基材表面的一側形成至少一層膜而獲得的層疊體，其特徵在於：從所述一側觀察，依次包括透明層、與金屬製的不透明層，且從所述一側觀察所述層疊體時觀察到的顏色對於所述透明層的膜厚具有依存性，其中所述依存性是由第一反射光與第二反射光的干涉作用而引起，所述第一反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，產生在所述透明層的表面朝向所述一側反射而獲得，所述第二反射光是在將照射光從所述一側賦予至所述層疊體時，所述照射光穿過所述層疊體的所述透明層而在所述透明層與所述金屬製的不透明層的邊界反射而獲得，且所述干涉作用根據所述透明層的膜厚而發生變化。
如申請專利範圍第9項所述的層疊體，其被用作建築物的內立面或外立面的裝飾材料。
如申請專利範圍第9項所述的層疊體，其中所述透明層為氮化矽層。
如申請專利範圍第9項所述的層疊體，其中所述透明層為氧化鈦層。
如申請專利範圍第9項所述的層疊體，其中所述透明層為氧化鋁層。
如申請專利範圍第9項所述的層疊體，其中所述透明層為氮化鈦層。