(57)【要約】【課題】凝縮負荷の大きい排気系の排気時間を短くして、生産性の向上を図ることができる成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】複数の基材を同時に成膜する成膜装置であって、回転軸の周りで複数の基材２を回転自在に支持する支持部５５を有する支持ユニット５０と、支持ユニット５０を回転自在に収容する円筒状の処理室１４を有する真空槽１０と、真空槽１０の内部に配置された成膜源５７、６０と、真空槽１０の上面に上部支持部材５２と対向して配置された低温凝縮源２１Ａを有する低温排気部２１と、補助ポンプ２２を具備する。【選択図】図６
2009084408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基材を同時に成膜する成膜装置であって、
回転軸と、その回転軸の周りで前記複数の基材を回転自在に支持する支持部とを有する支持ユニットと、
前記支持ユニットを前記回転軸の周りに回転自在に収容する処理室を有する真空槽と、
前記真空槽の内部に配置された成膜源と、
前記真空槽の上面に配置された低温凝縮源を有する低温排気部と
を具備する成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記成膜源は、前記処理室の側壁面に配置されたスパッタリングターゲット及びプラズマＣＶＤ用カソードの少なくとも１つである
成膜装置。
【請求項３】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記成膜源は、前記支持ユニットの軸心部に配置された蒸着源である
成膜装置。
【請求項４】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記成膜源は、
前記支持ユニットの軸心部に配置された蒸着源からなる第１の成膜源と、
前記処理室の側壁面に配置されたスパッタリングターゲット及びプラズマＣＶＤ用カソードの少なくとも１つからなる第２の成膜源とを有する  
成膜装置。
【請求項５】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記低温排気部は、前記処理室と前記低温凝縮源の間を連通させる開口部を有し、
前記成膜装置は、前記開口部を開閉する弁機構をさらに具備する
成膜装置。
【請求項６】
請求項５に記載の成膜装置であって、
前記処理室を真空排気する補助ポンプをさらに具備する
成膜装置。
【請求項７】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記真空槽は、
前記低温排気部が配置された第１の真空槽本体と、
前記第１の真空槽本体に着脱自在に取り付けられ、前記支持ユニットを保持する第２の真空槽本体とを有する
成膜装置。
【請求項８】
真空槽の内部に基材を収容し、
前記真空槽の内部に面して配置された低温凝縮源によって前記真空槽の内部を所定の真空度にまで真空排気し、
前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態で、前記基材の表面に第１の被覆膜をプラズマＣＶＤ法によって形成し、
前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、前記基材の表面に第２の被覆膜を真空蒸着法又はスパッタリング法によって形成する
成膜方法。
【請求項９】
請求項８に記載の成膜方法であって、さらに、
前記第１の被覆膜を形成する工程の前に、前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、前記基材の表面をプラズマクリーニングする
成膜方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の成膜方法であって、さらに、
前記基材の表面に第２の被覆膜を形成する工程の後、前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態で、前記基材の表面に第３の被覆膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する
成膜方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の成膜方法であって、さらに、
前記第３の被覆膜を形成する工程の後に、前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、前記基材の表面をプラズマ処理する
成膜方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の成膜方法であって、
前記真空槽の内部に前記基材を収容する工程は、前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態を維持する
成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基材を同時に成膜するバッチ式の成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、真空プロセスを利用して複数の基材を同時に成膜するために、バッチ式成膜装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。【０００３】
この種の成膜装置は、基材への所定の成膜処理が完了する毎に、処理室を開放して成膜済みの基材を外部へ搬出し、及び、未成膜の基材を処理室の内部へ搬入する。この基材の搬入／搬出工程では、処理室内の雰囲気破壊、特に処理室内の大気への開放は避けられず、多くの装置では、基材を入れ替えるたびに処理室を大気から所定の真空度に排気する作業を伴っている。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３３２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、装置のダウンタイムコストの低減、生産性の向上の観点から、処理室の真空排気時間を極力短くする要求が高まっている。真空排気性能は、主として、真空ポンプの排気性能に大きく依存する。真空排気系は単一の真空ポンプで構成される場合だけでなく、複数個の真空ポンプを直列的又は並列的に接続して構成される場合が多い。特に、比較的高真空を必要とするプロセスでは、低・中真空用の真空ポンプと高真空用の真空ポンプとを組み合わせて使用されている。【０００６】
しかしながら、大気雰囲気から高真空域にまで真空槽の内部を排気する場合のように、凝縮負荷の大きい排気系においては、排気能力の大きな真空ポンプを備えていても、本来の排気能力を十分に発揮させることができない場合が多い。このため、従来のバッチ式成膜装置においては、排気時間を短くできず、生産性の向上が図れないという問題がある。【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、凝縮負荷の大きい排気系の排気時間を短くして、生産性の向上を図ることができる成膜装置及び成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態に係る成膜装置は、複数の基材を同時に成膜する成膜装置であって、支持ユニットと、真空槽と、成膜源と、低温排気部とを具備する。
前記支持ユニットは、回転軸と、その回転軸の周りで前記複数の基材を回転自在に支持する支持部とを有する。前記真空槽は、前記支持ユニットを前記回転軸の周りに回転自在に収容する処理室を有する。前記成膜源は、前記真空槽の内部に配置される。前記低温排気部は、前記真空槽の上面に配置された低温凝縮源を有する。【０００９】
本発明の一形態に係る成膜方法は、真空槽の内部に基材を収容することを含む。前記真空槽の内部に面して配置された低温凝縮源によって、前記真空槽の内部は、所定の真空度にまで真空排気される。前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態で、第１の被覆膜は、前記基材の表面にプラズマＣＶＤ法によって形成される。前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、第２の被覆膜は、前記基材の表面に真空蒸着法又はスパッタリング法によって形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る成膜装置は、複数の基材を同時に成膜する成膜装置であって、支持ユニットと、真空槽と、成膜源と、低温排気部とを具備する。
前記支持ユニットは、回転軸と、その回転軸の周りで前記複数の基材を回転自在に支持する支持部とを有する。前記真空槽は、前記支持ユニットを前記回転軸の周りに回転自在に収容する処理室を有する。前記成膜源は、前記真空槽の内部に配置される。前記低温排気部は、前記真空槽の上面に配置された低温凝縮源を有する。【００１１】
上記成膜装置において、真空槽の内部は主として低温排気部によって所定の真空度にまで排気される。低温凝縮源には、フロン系冷媒もしくは液体窒素や液体ヘリウム等の冷却媒体が循環するコイルプレート（クライオパネル）やクライオコイルを用いることができる。本発明では、低温凝縮源を真空槽の内部に面して配置することで、実効排気速度を高めて排気時間の短縮を図るようにしている。また、低温排気部は、チャンバ内のガスを凝縮させて排気する構成を有しているため、ロータリーポンプや油拡散ポンプ、ターボ分子ポンプのような気体移送型の排気機構に比べて、凝縮負荷の大きい排気系の排気効率を高めることができる。【００１２】
以上のように、上記成膜装置によれば、真空槽内部の排気時間を短くすることができる。これにより、装置のサイクルタイムを短縮でき、また、生産性を向上させることが可能となる。【００１３】
低温凝縮源を真空槽の上面に配置することにより、真空槽の内周側壁面に成膜源を配置することが可能となる。成膜源としては、スパッタリングターゲットやプラズマＣＶＤ用カソード等が該当する。また、成膜源は、上記の例に代えて又は上記の例に加えて、支持ユニットの軸心部に配置された蒸着源であってもよい。すなわち、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の種々の真空成膜方法が適用可能である。【００１４】
支持ユニットは、回転軸と、その回転軸の周りで複数の基材を回転自在に支持する支持部とを有する。基材は、真空槽の内部で自公転しながら成膜されることで、基材の表面に対して均一性の高い成膜が可能となる。基材としては、半導体ウエハやガラス基板等の板状部材のほか、複雑な三次元形状を有するプラスチック材料の成形体を用いることができる。【００１５】
上記成膜装置において、前記低温排気部は、前記処理室と前記低温凝縮源の間を連通させる開口部を有し、前記成膜装置は、前記開口部を開閉する弁機構をさらに具備する。これにより、例えば処理室の大気開放時などにおいて、低温排気部の内部が大気に曝されることはなく、低温凝縮源の汚染をも防止することが可能となる。【００１６】
更に、上記成膜装置は、処理室を排気する補助ポンプを備えることで、主ポンプとしての低温排気部による処理室内の排気動作を補助し、排気効率を更に向上させることが可能となる。低温凝縮源で水分に代表される放出ガス等凝縮性の負荷を選択的に排気し、気体移送型の補助ポンプでＡｒ、Ｎ２、Ｏ２に代表される非凝縮性のプロセスガスを排気する事により、真空の質の高いプロセス雰囲気を実現する事が出来る。【００１７】
一方、本発明の一実施形態に係る成膜方法は、真空槽の内部に基材を収容することを含む。前記真空槽の内部に面して配置された低温凝縮源によって、前記真空槽の内部は、所定の真空度にまで真空排気される。前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態で、第１の被覆膜は、前記基材の表面にプラズマＣＶＤ法によって形成される。前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、第２の被覆膜は、前記基材の表面に真空蒸着法又はスパッタリング法によって形成される。【００１８】
上記成膜方法では、大気から高真空域にまで真空槽の内部を排気する場合やスパッタリング法のような高真空雰囲気下における成膜処理時には、低温凝縮源による真空排気を主体とする。また、プラズマＣＶＤ法のように原料ガスやプラズマ生成物が低温凝縮源に付着するおそれのある成膜処理時には、低温凝縮源と真空槽の内部との連通状態を遮断して、低温凝縮源の汚染を回避する。この場合、低温凝縮源とは別に用意した補助ポンプによって真空槽内部を排気するようにしてもよい。【００１９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づき説明する。【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、ヘッドライトのリフレクタを構成する樹脂成形体を基材として用い、この基材の表面に合成樹脂からなる下地膜と、アルミニウムの蒸着膜又はスパッタ膜からなる反射膜と、合成樹脂からなる保護膜とを順次成膜するバッチ式成膜装置を例に挙げて説明する。【００２１】
図１〜図３は本発明の実施形態による成膜装置１の概略構成を示しており、図１は斜視図、図２は平面図、図３は側面図である。【００２２】
成膜装置１は、真空槽１０と、真空槽１０の内部を真空排気する排気ユニット２０と、真空槽１０及び排気ユニット２０の各種動作を制御するための制御ユニット３０と、これら真空槽１０、排気ユニット２０及び制御ユニット３０を共通に支持するコモンベース４０とを備えている。【００２３】
真空槽１０は、第１の真空槽本体１１と第２の真空槽本体１２を有している。第１の真空槽本体１１はコモンベース４０の上に設置されており、第２の真空槽本体１２は第１の真空槽本体１１に対して着脱自在に取り付けられている。図４は、真空槽１０の構成を概略的に示す平面図である。【００２４】
本実施形態では、真空槽１０は、内部に円柱状もしくは多角柱状の密閉構造の処理室１４（図４参照）が形成される。第１の真空槽本体１１及び第２の真空槽本体１２はそれぞれ、真空槽の軸方向に沿った断面で２分割された平面視半円形状で形成されている。そして、第１の真空槽本体１１と第２の真空槽本体１２は、互いに一方の側縁部がヒンジを介して取り付けられており、第１の真空槽本体１１を開閉するように第２の真空槽本体１２が第１の真空槽本体１１に対して回動自在に構成されている。なお図示せずとも、第１の真空槽本体１１と第２の真空槽本体１２の結合部には適当なシール部材が装着されている。【００２５】
第２の真空槽本体１２の内部には、複数の基材２を支持する支持ユニット５０が設置されている。図５は支持ユニット５０の概略構成を示す側面図である。【００２６】
支持ユニット５０は、回転軸５１と、その回転軸５１の周りで複数の基材２を回転自在に支持する支持部５５とを有している。回転軸５１は、支持部５５の中心部に形成されており、第２の真空槽本体１２が第１の真空槽本体１１と組み合わされたときに、第１の真空槽本体１１の底壁に設置された駆動部６３に連結されている。支持ユニット５０は、第２の真空槽本体１２の内部において適当な支持具（図示略）を介して回転自在に支持されている。【００２７】
支持部５５の周囲には、回転軸５１の軸方向と平行に複数本（本実施形態では８本）の支持軸５４が同一円周上に配置されている。これら支持軸５４の上端は上部支持部材５２に共通に支持されている。各々の支持軸５４にはそれぞれ板部材５６が取り付けられており、この板部材５６に複数の基材２が支持軸５４の軸方向に沿って支持されている。支持軸５４は、駆動部６３の駆動によって軸方向の周りに回転（自転）可能に構成されている。支持軸５４の回転は、回転軸５１の回転と同期して回転させる構成でもよいし、回転軸５１の回転とは関係なく回転できる構成でもよい。または、真空槽１０の内部における支持ユニット５０の回転に同期して支持軸５４が回転する機構を採用してもよい。なお、図２及び図４において支持ユニット５０を構成する８個の環状に連なった個々の円Ｃは、それぞれ板部材５６の回転軌跡を表している。【００２８】
支持ユニット５０には、基材２を蒸着する蒸着源（成膜源又は第１の成膜源）５７が取り付けられている。蒸着源５７は、支持ユニット５０の軸心位置において、支持部５５と上部支持部材５２の間にわたって張り渡された抵抗加熱線で構成されている。蒸着源５７は、蒸着材料を収容するフィラメントが軸方向に一定の間隔をおいて形成されている。蒸着材料にはアルミニウム又はその合金が用いられるが、勿論これだけに限られない。【００２９】
第１の真空槽１１の上壁外面には、電源供給ユニット１５が設置されている。電源供給ユニット１５は、第２の真空槽本体１２に設置された受電部５３の位置と対応する位置に設置されており、図４（Ｂ）に示すように真空槽１０の閉塞時にこれら電源供給ユニット１５と受電部５３とが各々連結するように構成されている。本実施形態では、電源供給ユニット１５側は給電端子、受電部５３側は受電端子としてそれぞれ構成され、真空槽１０の閉塞時に蒸着源５７に必要な電力が受電部５３へ供給される。【００３０】
更に、本実施形態の成膜装置１は、第２の真空槽本体１２と同様な構成の第３の真空槽本体１３を備えている。第３の真空槽本体１３は、第１の真空槽本体１１に対して着脱自在に、第２の真空槽本体１２側とは反対側の第１の真空槽本体１１の側縁部に回動自在に取り付けられている。これにより、第２の真空槽本体１２及び第３の真空槽本体１３のうち一方の真空槽本体が第１の真空槽本体１１と真空槽１０を構成して所定の成膜処理を実施している間、他方の真空槽本体からの処理済の基材２の搬出作業と当該他方の真空槽本体への未処理の基材２の搬入作業が行われる。なお、図において第２、第３の真空槽本体１２、１３において各々対応する構成部位には同一の符号を付している。【００３１】
次に、第１の真空槽本体１１の内部構成について説明する。【００３２】
第１の真空槽本体１１の側壁面には、複数（本実施形態では４個）の陰極プレート６０が一定の間隔をおいて着脱自在に取り付けられている。これらの陰極プレート６０は、スパッタリングターゲットやプラズマＣＶＤ用カソード（成膜源又は第２の成膜源）として構成されている。スパッタリングターゲットかプラズマＣＶＤ用カソードかの選択、組合せ方、使用する数、配置等は、成膜するべき材料の種類や成膜形態等に応じて適宜設定される。【００３３】
なお図示せずとも、第１の真空槽本体１１には、スパッタリングやプラズマＣＶＤに必要な所定のプロセスガス（希ガス、反応ガス）を処理室１４へ導入するためのガス導入管が設置されている。【００３４】
第１の真空槽１１の上部には、排気ユニット２０が設置されている。排気ユニット２０は、主ポンプとして低温凝縮型の低温排気部２１と、気体移送型の補助ポンプ２２を備えている。補助ポンプ２２としては油拡散ポンプが用いられているが、これ以外にも、例えばターボ分子ポンプやロータリーポンプ等を用いることができる。補助ポンプ２２の数は特に限定されないが、本実施形態では、補助ポンプ２２は一対設置されている。【００３５】
低温排気部２１は、クライオパネルやクライオコイル等の低温凝縮源２１Ａと、この低温凝縮源２１Ａを循環する冷却媒体を冷却する冷却器（図示略）を備えている。冷却媒体にはフロン系冷媒、液体窒素もしくは液体ヘリウムが用いられる。低温凝縮源２１Ａは、真空槽１０の内部（処理室１４）に面して配置されている。特に本実施形態では、低温凝縮源２１Ａは、真空槽１０の上面に支持ユニット５０の上部支持部材５２と対向するように配置されている。【００３６】
図６は、図３における要部の拡大図である。低温排気部２１は、処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間を連通させる開口部２３を有している。そして、この開口部２３を開閉する弁機構７０が処理室１４側に配置されている。弁機構７０は、ゲートバルブとして機能し、シール面にＯリング等のシール部材（図示略）が装着された弁体７１と、弁体７１に取り付けられた駆動軸７２と、駆動軸７２の軸方向への移動及びこれと直交する図中上下方向への若干量の移動を可能とする駆動部７３とを含む。弁体７１は、図６に示すように、開口部２３を遮蔽して処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間の連通を遮断する第１の位置と、開口部２３を開放して処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間を連通させる第２の位置とを選択的にとる。【００３７】
弁体７１は、処理室１４と低温排気部２１の間に形成された弁室７４の内部に配置されている。弁室７４は、第１の真空槽本体１１の上部から後方側（図６において右方側）へ延びる排気通路２４の内部に形成されている。補助ポンプ２２は、第１の真空槽本体１１と駆動部７３の間における排気通路２４の下面側に設置されている。補助ポンプ２２は、排気通路２４を介して処理室１４を真空排気する。【００３８】
制御ユニット３０は、制御コンピュータや電力供給源、操作パネル等、成膜装置１の動作に必要な各種機器を含んでいる。この制御ユニット３０がコモンベース４０の上に真空槽１０と共に設置されることで、装置の単一ユニット化が図られている。【００３９】
次に、以上のように構成される成膜装置１の動作の一例について説明する。【００４０】
図１及び図２に示すように、第１の真空槽本体１１に対して第２及び第３の真空槽本体１２及び１３が開放され、弁機構７０に関しては弁体７１が第２の位置をとることで低温排気部２１と処理室１４の間が連通している。第２の真空槽本体１２の支持ユニット５０へ未処理の基材２を搬入した後、第２の真空槽本体１２を回動させて第１の真空槽本体１１と結合させる。これにより、真空槽１０の処理室１４が密閉される。【００４１】
処理室１４が密閉された後、まず、補助ポンプ２２が駆動されて排気通路２４を介して処理室１４及び低温排気部２１が真空排気される。その後、低温排気部２１の低温凝縮源２１Ａに冷却媒体が循環し、低温排気部２１の内部及び処理室１４が所定の真空域（例えば１０−２Ｐａ）にまで真空排気される。【００４２】
一般に、大気雰囲気や放出ガスの多い環境下における真空排気は凝縮負荷が支配的であり、気体移送型の排気方式よりも気体の低温凝縮を利用した排気方式の方が、排気効率が高い。また、気体移送型の真空ポンプの排気速度は、真空排気径の設計に大きく変化する。例えば、１万リットル／秒の公称排気速度を有する真空ポンプを用いても、排気管の長さや断面積の大きさによっては、実際の排気速度（実効排気速度）は５千リットル／秒にまで低下する場合がある。【００４３】
そこで、本実施形態では、補助ポンプ２２で処理室１４を粗引きし、処理室１４が一定の真空度（例えば１０００Ｐａ）に達した後は、処理室１４の排気主体を低温凝縮源２１Ａで担うようにすることで、排気効率の改善を図るようにしている。このように低温凝縮源２１Ａを主ポンプに用いることで、気体移送型の真空ポンプに比べて、処理室１４の排気効率を高めて排気時間の短縮を図るようにしている。これにより、装置のダウンタイムコストを低減し、生産性を向上させることが可能となる。また、真空排気系の設計が容易となるため、装置構成の自由度の向上と設計コストの低減を図ることが可能となる。【００４４】
また、本実施形態によれば、低温凝縮源２１Ａが処理室１４に面する位置に配置されているので、処理室１４の高い排気効率を確保することができる。更に、低温凝縮源２１Ａが処理室１４の上面に配置されているので、スパッタリングターゲットやプラズマＣＶＤ用カソード等の成膜手段を処理室１４の側壁面に設置することが可能となる。【００４５】
処理室１４が所定の真空度に達した後、処理室１４の内部において支持ユニット５０による基材２の自公転が開始される。本実施形態では、基材２に対する成膜処理を開始する前に、処理室１４内にアルゴン、空気、もしくは窒素ガスのプラズマを発生させて、基材２の表面をクリーニングする（ボンバード処理）。プラズマの発生には、例えば、プラズマＣＶＤ用カソードとして構成された適当な陰極プレート６０を用いることができる。このとき、弁機構７０の弁体７１は、低温凝縮源２１Ａを処理室１４に連通させる第２の位置をとっている。【００４６】
次に、基材２の表面に下地膜（第１の被覆膜）が形成される。この工程では、プラズマＣＶＤ（重合）法によって基材２の表面に樹脂膜が形成される。原料ガスには、例えばヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）のモノマーガスを用いることができ、この場合、ＨＭＤＳＯからなる樹脂膜が基材２の表面に形成される。基材２は、処理室１４において自公転運動をすることで、基材２の表面に均一に下地膜が形成される。【００４７】
この下地膜形成工程では、原料ガスもしくは処理室１４に発生したプラズマ生成物が低温凝縮源２１Ａへ付着することを防止する目的で、弁機構７０の弁体７１は図６に示す第１の位置をとり、処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間の連通を遮断する。補助ポンプ２２は常時運転しているので、処理室１４は排気通路２４を介して補助ポンプ２２によって排気される。【００４８】
基材２への下地膜の形成後、この下地膜の上に反射膜（第２の被覆膜）が形成される。反射膜の形成には、真空蒸着法又はスパッタリング法が用いられる。反射膜を真空蒸着法で形成する場合、支持ユニット５０に設置された蒸着源５７が用いられる。一方、反射膜をスパッタリング法で形成する場合、処理室１４の側壁面に配置されたスパッタリング用カソードとしての陰極プレート６０が用いられる。蒸着材料及びスパッタリングターゲットにはアルミニウム又はその合金が用いられる。基材２は、処理室１４において自公転運動をすることで、基材２の表面に均一に反射膜が形成される。【００４９】
この反射膜形成工程では、処理室１４を比較的高真空に維持する目的で、弁機構７０の弁体７１は第２の位置をとり、処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間を連通させる。【００５０】
反射膜の形成後、この反射膜の上に保護膜（第３の被覆膜）が形成される。この工程では、プラズマＣＶＤ（重合）法によって基材２の表面に樹脂膜が形成される。原料ガスには、例えばＨＭＤＳＯのモノマーガスを用いることができ、この場合、ＨＭＤＳＯからなる樹脂膜が基材２の表面に形成される。基材２は、処理室１４において自公転運動をすることで、基材２の表面に均一に保護膜が形成される。【００５１】
この保護膜形成工程では、原料ガスもしくは処理室１４に発生したプラズマ生成物が低温凝縮源２１Ａへ付着することを防止する目的で、弁機構７０の弁体７１は図６に示す第１の位置をとり、処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間の連通を遮断する。補助ポンプ２２は常時運転しているので、処理室１４は排気通路２４を介して補助ポンプ２２によって排気される。【００５２】
次に、基材２へ保護膜を形成した後に、処理室１４内にアルゴン、空気、もしくは窒素ガスのプラズマを発生させて、基材２の表面を処理する（親水化処理）。プラズマの発生には、例えば、プラズマＣＶＤ用カソードとして構成された適当な陰極プレート６０を用いることができる。このとき、弁機構７０の弁体７１は、低温凝縮源２１Ａを処理室１４に連通させる第２の位置をとっている。この表面処理により、保護膜の表面が親水化されて、水滴等が形成され難くなる。【００５３】
基材２への所定の成膜処理の終了後、処理室１４が大気に開放される。その後、第１の真空槽本体１１と第２の真空槽本体１２が分離して処理室１４を開放する。そして、第２の真空槽本体１２から処理済の基材２が搬出される。このとき、弁機構７０の弁体７１は、図６に示す第１の位置をとり、処理室１４と低温凝縮源２１Ａの間の連通が遮断された状態を維持する。これにより、低温排気部２１の内部の真空状態を維持できる。【００５４】
次に、未処理の基材２が搬入されている第３の真空槽本体１３を第１の真空槽本体１１と結合して処理室１４を密閉する。そして、処理室１４を所定の真空度にまで真空排気する。このとき、低温排気部２１は弁機構７０によって所定の真空状態が維持されているので、補助ポンプ２２による粗引き時間の短縮と、低温凝縮源２１Ａによる凝縮負荷の低減が可能となり、処理室１４の排気時間を短縮させることが可能となる。【００５５】
処理室１４において、基材２は、上述と同様な手順で成膜される。その間、第２の真空槽本体１２へ未処理の基材２が搬入される。成膜後、第３の真空槽本体１３が第１の真空槽本体１１から分離された後、第２の真空槽本体１２が第１の真空槽本体１１と結合されて処理室１４を形成し、基材２を成膜する。以後、同様な作業が繰り返される。【００５６】
本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。【００５７】
処理室１４を真空排気する排気ユニット２０が低温排気部２１をメインポンプとして構成されているので、処理室１４の大気雰囲気から所定の真空度までの排気時間を従来よりも短縮することができ、生産性を向上させることが可能となる。このような効果は、本実施形態のようなバッチ式の成膜装置に特に有利となる。【００５８】
低温凝縮源２１Ａで水分に代表される放出ガス等凝縮性の負荷を選択的に排気し、気体移送型の補助ポンプ２２でＡｒ、Ｎ２、Ｏ２に代表される非凝縮性のプロセスガスを排気する事により、真空の質の高いプロセス雰囲気を実現する事が出来る。【００５９】
低温排気部２１を主体とする真空排気系を構成することにより、真空排気系の設計が容易となり、装置の設計自由度の向上と製造コストの低減を実現することができる。さらに、真空排気系の構成をコンパクト化でき、装置の小型化、ユニット化に大きく貢献することが可能となる。【００６０】
低温凝縮源２１Ａを処理室１４から遮断可能な弁機構７０を備えることで、処理室１４の大気開放時における低温凝縮源２１Ａの汚染を防止できる。加えて、処理室１４におけるプロセスに応じて低温凝縮源２１Ａを処理室１４から容易に隔離することが可能となる。【００６１】
低温凝縮源２１Ａが真空槽１０の上部に配置されることで、処理室１４の設計自由度が向上し、蒸着源やスパッタリングターゲット、プラズマＣＶＤ用カソードといった異種の成膜源を処理室１４に格納することが可能となる。これにより、多様なプロセスにも柔軟に対応することができる成膜装置を構築することができる。【００６２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。【００６３】
例えば以上の実施形態では、基材２として自動車用ヘッドライトのリフレクタ部品を例に挙げて説明したが、これに限られず、半導体ウエハやガラス基板等の二次元的な成膜面を有する物品は勿論、エンブレムや各種フレーム部材等のような三次元形状を有する物品の成膜にも、本発明は適用可能である。【００６４】
また、以上の実施形態では、基材２の表面に下地膜、反射膜及び保護膜を順に積層する例を説明したが、成膜形態は上記の例に限定されず、例えば異種スパッタ膜の積層構造を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施形態による成膜装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態による成膜装置の概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態による成膜装置の概略構成を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態による成膜装置の真空槽の構成を説明する平面図であり、（Ａ）は処理室の開放時を示し、（Ｂ）は処理室の密閉時を示している。
【図５】本発明の実施形態による成膜装置の支持ユニットの構成を説明する側面図である。
【図６】本発明の実施形態による成膜装置の排気ユニットの断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１・・・成膜装置
２・・・基材
１０・・・真空槽
１１・・・第１の真空槽本体
１２・・・第２の真空槽本体
１３・・・第３の真空槽本体
１４・・・処理室
１５・・・電源供給ユニット
２０・・・排気ユニット
２１・・・低温排気部
２１Ａ・・・低温凝縮源
２２・・・補助ポンプ
２３・・・開口部
２４・・・排気通路
３０・・・制御ユニット
４０・・・コモンベース
５０・・・支持ユニット
５１・・・回転軸
５２・・・上部支持部材
５３・・・受電部
５４・・・支持軸
５５・・・支持部
５６・・・板部材
５７・・・蒸着源
６０・・・陰極プレート
６３・・・駆動部
７０・・・弁機構
７１・・・弁体
７２・・・駆動軸
７３・・・駆動部
【図１】
2009084408.tif 000003
【図２】
2009084408.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009084408.tif 000007
【図６】
2009084408.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年6月1日(2010.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基材を同時に成膜する成膜装置であって、
回転軸と、その回転軸の周りで前記複数の基材を回転自在に支持する支持部とを有する支持ユニットと、
内部に円柱状もしくは多角柱状の処理室が形成される真空槽と、
前記真空槽の内周側壁面に配置された成膜源と、
前記真空槽の上面に配置された低温凝縮源を有する低温排気部と、
前記真空槽を排気可能に設置された気体移送型の補助ポンプと
を具備する成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記成膜源は、スパッタリングターゲット及びプラズマＣＶＤ用カソードの少なくとも１つである成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成膜装置であって、
前記支持ユニットの軸心部に配置された蒸着源をさらに具備する成膜装置。
【請求項４】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記支持ユニットの軸心部に配置された蒸着源をさらに具備し、
前記成膜源は、スパッタリングターゲット及びプラズマＣＶＤ用カソードの少なくとも１つである成膜装置。
【請求項５】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記低温排気部は、前記処理室と前記低温凝縮源の間を連通させる開口部を有し、
前記成膜装置は、前記開口部を開閉する弁体を有する弁機構をさらに具備する成膜装置。
【請求項６】
請求項５に記載の成膜装置であって、
前記補助ポンプは、前記真空槽の上部に接続された排気通路に設置され、
前記弁体は、前記排気通路内に配置されている成膜装置。
【請求項７】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記真空槽は、
前記低温排気部が配置された第１の真空槽本体と、
前記第１の真空槽本体に着脱自在に取り付けられ、前記支持ユニットを保持する第２の真空槽本体とを有する成膜装置。
【請求項８】
請求項１に記載の成膜装置であって、
前記真空槽は、
前記成膜源が設置される第１の真空槽本と、
前記支持ユニットを前記回転軸の周りに回転自在に保持し前記第１の真空槽本体に開閉するように設置される第２の真空槽本体とを有し、
前記第１の真空槽本体に対して前記第２の真空槽本体を開けると、前記真空槽内が大気に開放される成膜装置。
【請求項９】
真空槽を大気に開放して内部に複数の基材を収容し、
前記真空槽を密閉し気体移送型の補助ポンプで粗引きした後、前記真空槽の内部に面して配置された低温凝縮源によって前記真空槽の内部を所定の真空度にまで真空排気し、
前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断され前記補助ポンプが駆動された状態で、前記複数の基材を回転軸の周りで回転させながら、前記真空槽の側壁に設置されたプラズマＣＶＤ用カソードを用いて、前記複数の基材の表面に第１の被覆膜をそれぞれプラズマＣＶＤ法によって形成し、
前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通され前記低温凝縮源と前記補助ポンプとが駆動された状態で、前記複数の基材を前記回転軸の周りで回転させながら、前記回転軸の軸心位置に設置された蒸着源又は前記真空槽の側壁に設置されたスパッタリング用カソードを用いて、前記複数の基材の表面に第２の被覆膜をそれぞれ真空蒸着法又はスパッタリング法によって形成する
成膜方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の成膜方法であって、さらに、
前記第１の被覆膜を形成する工程の前に、前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、前記基材の表面をプラズマクリーニングする成膜方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の成膜方法であって、さらに、
前記基材の表面に第２の被覆膜を形成する工程の後、前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態で、前記基材の表面に第３の被覆膜をプラズマＣＶＤ法によって形成する成膜方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の成膜方法であって、さらに、
前記第３の被覆膜を形成する工程の後に、前記低温凝縮源が前記真空槽の内部と連通された状態で、前記基材の表面をプラズマ処理する成膜方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の成膜方法であって、
前記真空槽の内部に前記基材を収容する工程は、前記低温凝縮源と前記真空槽の内部との連通が遮断された状態を維持する成膜方法。
【国際調査報告】
2009084408.tif 000009
2009084408.tif 000010
2009084408.tif 000011
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