(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のワークに対してスパッタリングにより金属の薄膜を成膜する成膜方法であって、
前記ワークを、当該ワークを構成する樹脂の軟化温度以下の温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程により加熱されたワークを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減圧する減圧工程と、
前記チャンバー内に非反応性ガスを供給するガス供給工程と、
前記チャンバー内に配設されたプラズマ電極に高周波電圧を印加するプラズマ処理工程と、
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て電圧を印加して前記ワークにスパッタリングを行い、前記ワークの樹脂表面に前記ターゲット材料を成膜するスパッタリング工程と、
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、
を含む、成膜方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜方法において、
前記スパッタリング工程の後に、プラズマＣＶＤ処理により、前記ワークのターゲット材料の表面に保護膜を設けるステップをさらに含む成膜方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の成膜方法において、
前記減圧工程においては、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とともに、
前記スパッタリング工程においては、前記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、前記スパッタ電極に直流電圧を印加する成膜方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の成膜方法において、
前記加熱工程においては、前記ワークを構成する樹脂の軟化温度が摂氏Ｔ度であるときに、前記ワークを摂氏Ｔ／２度以上摂氏Ｔ度以下の範囲で加熱する成膜方法。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の成膜方法において、
前記加熱工程においては、前記ワークを摂氏４０度以上まで加熱する成膜方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の成膜方法において、
前記ワークを構成する樹脂は、ポリカーボネートである成膜方法。
【請求項７】
樹脂製のワークに対してスパッタリングにより金属の薄膜を成膜する成膜方法であって、
前記ワークを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減圧する減圧工程と、
前記チャンバー内に非反応性ガスを供給するガス供給工程と、
前記チャンバー内に配設されたプラズマ電極に高周波電圧を印加するプラズマ処理工程と、
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て電圧を印加して前記ワークにスパッタリングを行い、前記ワークの樹脂表面に前記ターゲット材料を成膜するスパッタリング工程と、
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、
を含む成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂製のワークに対してスパッタリングにより金属薄膜を成膜する成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のヘッドランプのリフレクターや計器類等の光学部品は、従来は、ガラス等の無機材料基材が使用されてきた。しかしながら、自動車の燃費向上等を目的とした軽量化の要請から、樹脂基材への置換が進んでいる。また、従来は金属膜の成膜についてはメッキ法が多用されてきたが、近年は環境負荷低減のため、スパッタリング法等のドライプロセスへの置換が進んでいる。このため、このような部品については、射出成型された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、アルミニウム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ている。
【０００３】
また、スパッタリングによる成膜後には、金属膜の酸化防止や表面の傷付き等の保護のため、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ことが多い。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。
【０００４】
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。
【０００５】
このような樹脂製のワークに対するスパッタリングにおいては、従来は、チャンバー内を高真空とする必要があることから、処理に長い時間を要していた。これに対して、特許文献２に記載の成膜装置においては、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により、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とした場合においても、好適に樹脂製のワークに金属薄膜を成膜することができ、成膜に要する時間を短縮した高速スパッタリングが可能となる。
【０００６】
また、このような樹脂製のワークに対して金属薄膜を成膜する場合においては、スパッタリングを開始するときに、ワークの表面に水分が存在すると、スパッタリング後の金属薄膜の表面の反射率が低下したり、金属薄膜の表面が黄色がかって見える黄変と呼ばれる現象が発生したりするという問題が発生することが知られている。
【０００７】
このため、特許文献３においては、成膜チャンバーに対してゲートバルブを介して接続された予備チャンバーと、この予備チャンバーを減圧する予備チャンバー減圧手段とを備えた成膜装置が開示されている。また、特許文献４においては、酸素の分圧あるいは水分の分圧が設定値以下となったときにスパッタリングを開始する成膜装置が開示されている。さらに、特許文献５においては、金属薄膜を構成する原子の量に対する酸素あるいは水分の量の比が設定値以下となったときにスパッタリングを開始する成膜装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−５８０４８号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１５／０３７３１５Ａ１号公報
【特許文献３】特開２０１５−１０１７６８号公報
【特許文献４】特開２０１５−１１３５１３号公報
【特許文献５】特開２０１５−１５１６１８号公報
【特許文献６】国際公開ＷＯ２０１３／１３６５７６Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献３から特許文献５に記載の発明は、スパッタリング後の金属薄膜の反射率を向上させることが可能な優れたものではあるが、成膜全体に要する時間が長くなるという問題が生ずる。このような問題は、従来のようにスパッタリングに長い時間を要していた場合には問題とはならないが、上述した特許文献２に記載されたような高速スパッタリングを実行可能な成膜装置においては、高速スパッタリングの障害となるという問題を生ずることになる。
【００１０】
また、スパッタリングを高速で実行するためには、チャンバー内を速やかに減圧する必要があるが、この場合においては、断熱冷却効果により、チャンバー内の水分の凝縮とワーク表面への付着が生じやすくなることから、上記の問題は特に顕著となる。
【００１１】
このような問題が生じた場合には、上述したように、スパッタリング後の金属薄膜の表面の反射率が低下したり、金属薄膜の表面が黄色がかって見える黄変と呼ばれる現象が発生したりすることとなる。
【００１２】
特許文献６には、射出成型機の直近に成膜装置を設置して、射出成型機により射出成型されたワークを、直接、成膜装置に搬入することで、射出成型後のワークに対して水分等の吸着ガスが付着する前に、このワークを成膜装置に搬送することが記載されている。しかし、射出成型機の直近に成膜装置を設置できない場合もある。
【００１３】
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、スパッタリングを実行する場合において、金属薄膜の反射率を向上させることが可能な成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、 樹脂製のワークに対してスパッタリングにより金属の薄膜を成膜する成膜方法であって、前記ワークを、当該ワークを構成する樹脂の軟化温度以下の温度まで加熱する加熱工程と、前記加熱工程により加熱されたワークを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減圧する減圧工程と、前記チャンバー内に非反応性ガスを供給するガス供給工程と、前記チャンバー内に配設されたプラズマ電極に高周波電圧を印加するプラズマ処理工程と、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て電圧を印加して前記ワークにスパッタリングを行い、前記ワークの樹脂表面に前記ターゲット材料を成膜するスパッタリング工程と、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、 を含む。
【００１５】
第２の発明は、前記スパッタリング工程の後に、プラズマＣＶＤ処理により、前記ワークのターゲット材料の表面に保護膜を設けるステップをさらに含む。
【００１６】
第３の発明は、前記減圧工程においては、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とともに、前記スパッタリング工程においては、前記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、前記スパッタ電極に直流電圧を印加する。
【００１７】
第４の発明は、前記加熱工程においては、前記ワークを構成する樹脂の軟化温度が摂氏Ｔ度であるときに、前記ワークを摂氏Ｔ／２度以上摂氏Ｔ度以下の範囲で加熱する。
【００１８】
第５の発明は、前記加熱工程においては、前記ワークを摂氏４０度以上まで加熱する。
【００１９】
第６の発明は、前記ワークを構成する樹脂は、ポリカーボネートである。
【００２０】
第７の発明は、樹脂製のワークに対してスパッタリングにより金属の薄膜を成膜する成膜方法であって、前記ワークを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減圧する減圧工程と、前記チャンバー内に非反応性ガスを供給するガス供給工程と、前記チャンバー内に配設されたプラズマ電極に高周波電圧を印加するプラズマ処理工程と、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て電圧を印加して前記ワークにスパッタリングを行い、前記ワークの樹脂表面に前記ターゲット材料を成膜するスパッタリング工程と、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、を含む。
【発明の効果】
【００２１】
第１、第４、第５の発明によれば、樹脂製のワークを軟化温度以下の温度まで加熱することにより、チャンバー内を減圧する場合においてもワークの表面への水分の結露を防止し、また、ワークの表面に付着した水分を除去することが可能となる。これにより、スパッタリングにより成膜された金属薄膜の反射率を向上させることが可能となる。
【００２２】
第１、第７の発明によれば、スパッタリング前にプラズマ工程を実行することにより、樹脂製のワークの表面に残存する水分をさらに除去することが可能となる。これにより、スパッタリングにより成膜された金属薄膜の反射率をさらに向上させることが可能となる。
【００２３】
第３の発明によれば、高い投入電力により低真空下で高速スパッタリングによる成膜を実行する場合において、水分の除去に要する時間を必要とすることなく、より短時間でスパッタリングによる成膜を実行することが可能となる。
【００２４】
第６の発明によれば、ポリカーボネート製のワークの表面に水分を付着させることなく、成膜部により金属薄膜をスパッタリングにより成膜することが可能となる。このため、ポリカーボネートの表面において加水分解が発生することを防止して、金属薄膜を、ポリカーボネートに強固に密着した状態で成膜することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明に係る成膜装置の概要図である。
【図２】この発明に係る成膜装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。
【図４】ポリカーボネート製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。
【図５】メタクリル樹脂製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。
【図６】この発明の第２実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。
【図７】ポリカーボネート製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。
【図８】ポリカーボネート製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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概要図である。
【００２７】
この実施形態に係る成膜装置は、樹脂製のワークＷ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。なお、ワークＷの材質としては、例えば、ポリカーボネートが使用される。ポリカーボネートは、安価であるばかりではなく、機械的強度が強く、耐候性透明度が高いという特性を有する。また、このポリカーボネートは、スパッタリング時において金属薄膜との密着性が高いという特性を有する。但し、スパッタリング時にポリカーボネートの表面に水分が存在すると、金属薄膜の反射率が低下するばかりではなく、スパッタリング時のエネルギーによって加水分解が発生し、ポリカーボネートの表面が劣化して、金属薄膜が剥離するという現象が発生することがある。
【００２８】
なお、ワークＷの材質として、ポリカーボネートのかわりに、メタクリル（ＰＭＭＡ）樹脂を使用してもよい。メタクリル樹脂は、安価であるばかりではなく、透明度が高いことからミラー等に多用され、また、透明度によって高級感があることから、化粧品の容器等にも使用したいという要請が高い。また、ワークＷの材質として、ＡＢＳ樹脂等のその他の樹脂を使用してもよい。
【００２９】
図１に示すように、この成膜装置は、本体１１と入口側開閉部１２および出口側開閉部１６とから構成される成膜チャンバー１０を備える。この成膜チャンバー１０は、搬送部６１を介して、ワーク導入部６２と接続されている。
【００３０】
このワーク導入部６２は、この発明に係る加熱部としてのベーク炉６３からワークＷを受けとる。このベーク炉６３は、外周部にヒータ６４が配設された構成を有し、その内部に収納した射出成型後のワークＷを、ワークＷを構成する樹脂の軟化点以下の温度まで加熱する。ワークＷは、ベーク炉６３とワーク導入部６２との間を、専用の搬送装置によって搬送される。なお、ワークＷを、オペレータによりベーク炉６３からワーク導入部６２まで搬送するようにしてもよい。
【００３１】
後述するように、このベーク炉６３においては、１０分から数時間程度の時間をかけてワークＷを加熱する。一方、この成膜装置は、後述するように高速スパッタリングが可能となっており、成膜工程は１分程度の時間で完了する。このため、このベーク炉６３としては、成膜装置において一度に成膜可能なワークＷの数より多数のワークＷを、一括して収納し、加熱することが可能な構成を有している。
【００３２】
成膜チャンバー１０の一部を構成する入口側開閉部１２は、ベーク炉６３において加熱された樹脂製のワークＷを搬入する搬入位置と、本体１１との間でパッキング１４を介して密閉された成膜チャンバー１０を構成する閉鎖位置との間を移動可能となっている。入口側開閉部１２が搬入位置に移動した状態においては、成膜チャンバー１０の左側側面に、ワークＷを成膜チャンバー１０に対して搬入する開口部が形成されることになる。
【００３３】
同様に、成膜チャンバー１０の一部を構成する出口側開閉部１６は、成膜後の樹脂製のワークＷを搬出する搬出位置と、本体１１との間でパッキング１５を介して密閉された成膜チャンバー１０を構成する閉鎖位置との間を移動可能となっている。出口側開閉部１６が搬出位置に移動した状態においては、成膜チャンバー１０の右側側面に、ワークＷを成膜チャンバー１０から搬出する開口部が形成されることになる。
【００３４】
ワークＷを搬送するためのワーク載置部１３は、そこに載置した複数のワークＷを、ワーク導入部６２から、搬送部６１を介して、成膜チャンバー１０内に搬送する。また、このワーク載置部１３は、成膜後の複数のワークＷを、成膜チャンバー１０から搬出する。このワーク載置部１３は、ワーク導入部６２内に配設された片持ち式の駆動機構により、ワーク導入部６２内におけるワークＷの受け取り位置と、成膜チャンバー１０内の成膜位置と、成膜チャンバー１０からワーク導入部６２とは逆側にワークＷを搬出する搬出位置との間を移動可能に構成されている。そして、このワーク載置部１３の移動動作は、後述する搬送機構駆動部９１により駆動制御される。
【００３５】
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、成膜チャンバー１０における本体１１に装着されている。なお、成膜チャンバー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。
【００３６】
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平方センチメートル当たり２５ワット以上を投入する。ターゲット材料２２には、Ａｌ（アルミニウム）が使用される。なお、ＡｌのかわりにＡｌ合金を使用してもよい。また、ＡｌやＡｌ合金に代えて、Ｃｒ（クロム）やＳＵＳを使用してもよい。
【００３７】
さらに、この成膜装置は、プラズマ電極２４を備える。このプラズマ電極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、成膜チャンバー１０における本体１１に装着されている。また、このプラズマ電極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。
【００３８】
成膜チャンバー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、窒素、酸素等の非反応性ガスの供給部３３と接続されている。また、成膜チャンバー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、原料ガスの供給部３６と接続されている。この原料ガスとしては、ＨＭＤＳＯが使用される。但し、Ｓｉを含む気体であれば、ＨＭＤＳＯにかえて、ＨＭＤＳ（ヘキサ−メチル−ジ−シラザン）等を使用してもよい。さらに、成膜チャンバー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を介して成膜チャンバー１０を構成する本体１１とも接続されている。
【００３９】
また、この成膜装置は、図１において仮想線で示すように、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、図１において実線で示すように、成膜チャンバー１０の底部付近において支持部５２により支持される退避位置との間を、エアシリンダ５３の駆動で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。
【００４０】
図２は、この発明に係る成膜装置の制御系を示すブロック図である。
【００４１】
この成膜装置は、論理演算を実行するＣＰＵ、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたＲＯＭ、制御時にデータ等が一時的にストアされるＲＡＭ等を備え、装置全体を制御する制御部９０を備える。この制御部９０は、図１に示すワーク載置部１３を移動させる搬送機構を駆動制御する搬送機構駆動部９１と、開閉弁３１、３４、３９、４８、４９等を開閉制御する開閉弁駆動部９２と、入口側開閉部１２および出口側開閉部１６を開閉制御する開閉部駆動部９３と、スパッタ電極２３およびプラズマ電極２４を駆動制御する電極駆動部９４と接続されている。また、この制御部９０は、必要に応じ、ベーク炉６３とも接続される。
【００４２】
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。図３は、この発明の第１実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。
【００４３】
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をベーク炉６３に搬送し、ワークＷを加熱する（ステップＳ１１）。このときの加熱温度は、ワークＷを構成する樹脂の軟化温度が摂氏Ｔ度である場合においては、摂氏Ｔ／２度以上摂氏Ｔ度以下の範囲であることが好ましい。この温度が摂氏Ｔ度を超えると、ワークＷが変形する等の問題が生ずる。また、この温度が摂氏Ｔ／２より低いと、ワークＷの表面への水分の結露を防止する機能が不十分となり、また、ワークＷの表面に付着した水分を十分に除去することが不可能となる。また、別の観点からすると、この温度は、摂氏４０度以上摂氏Ｔ度以下の範囲であることが好ましい。ワークＷの温度が４０度以上となったときには、ワークＷの表面への水分の結露を防止し、また、ワークＷの表面に付着した水分を除去することが可能となる。
【００４４】
なお、ワークＷを構成する樹脂の軟化温度は、耐熱温度等とも呼称される温度である。
軟化温度は、分子量（重合度）や給水、あるいは、添加剤の影響を受けてある程度は変化するが、その樹脂（ポリマー）の種類でおおよそ決まる温度であり、ポリカーボネートの場合には、摂氏１２０度〜摂氏１４０度程度であり、メタクリル樹脂やＡＢＳ樹脂の場合には、摂氏８０度〜摂氏１００度程度である。このため、ポリカーボネートの場合には、ベーク炉６３において摂氏６０度〜摂氏１４０度の範囲で加熱すればよく、メタクリル樹脂やＡＢＳ樹脂の場合には摂氏４０度〜摂氏１００度の範囲で加熱すればよいことになる。
【００４５】
また、このベーク炉６３によるワークＷの加熱時間、すなわち、ワークＷをベーク炉６３内に設置する時間は、１０分から数時間程度が好ましい。加熱時間がこれより短くなった場合には、ワークＷの表面への水分の結露を防止する機能が不十分となり、また、ワークＷの表面に付着した水分を十分に除去することが不可能となる。また、加熱時間がこれより長くなった場合には、ワークＷを構成する樹脂の表面が変質し、金属薄膜を成膜後の反射率が低下する。
【００４６】
なお、この実施形態においては、外周部にヒータ６４が配設された構成を有するベーク炉６３によりワークＷを加熱しているが、例えば、ホットプレート等のその他の構成を有する加熱部を使用してもよい。
【００４７】
ワークＷの加熱が終了すれば。加熱後のワークＷをベーク炉６３からワーク導入部６２に搬送する。そして、このワークＷを、ワーク導入部６２から、成膜チャンバー１０内に搬入する（ステップＳ１２）。このベーク炉６３から成膜チャンバー１０へのワークＷの搬送は、ワークＷが実質的に冷めない時間内に実行することが好ましい。このため、ベーク炉６３から搬出されたワークＷは、すぐに、成膜チャンバー１０内に搬送される必要がある。
【００４８】
このワークＷの搬送時には、入口側開閉部１２を搬入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、成膜チャンバー１０内のスパッタ電極２３と対向する位置に配置する。また、図１において実線で示すように、シャッター５１は、成膜チャンバー１０の底部付近の退避位置に配置される。この状態においては、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。
【００４９】
成膜チャンバー１０内にワークＷが搬入されれば、入口側開閉部１２を閉鎖位置に配置する。なお、入口側開閉部１２とワーク載置部１３との干渉を避けるため、入口側開閉部１２には切欠等が形成されている。しかる後、成膜チャンバー１０内を０．１パスカルから１パスカル程度の低真空まで減圧する（ステップＳ１３）。ターボ分子ポンプ３７による減圧前に、ロータリー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。その後、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、成膜チャンバー１０内を２０秒程度の時間で、０．１パスカルから１パスカル程度の低真空まで減圧することができる。
【００５０】
この減圧時には、断熱冷却効果により成膜チャンバー１０内の水分の凝縮とワークＷ表面への付着が生ずる。特に、この発明に係る成膜装置のように処理を高速で実行するためには、チャンバー内を速やかに減圧する必要があるが、この場合においては、チャンバー内の水分の凝縮とワークＷの表面への付着が生じやすくなる。しかしながら、上述したように、ワークＷは予め樹脂の軟化点以下の温度まで加熱されていることから、ワークＷの表面への水分の結露を防止することが可能となる。
【００５１】
成膜チャンバー１０内が減圧されれば、開閉弁３１を開放することにより、非反応性ガスの供給部３３から成膜チャンバー１０内に、例えば、不活性ガスとしてのアルゴンを供給し、成膜チャンバー１０内の真空度が０．５〜３パスカルとなるように、成膜チャンバー１０内をアルゴンで充満させる（ステップＳ１４）。
【００５２】
そして、スパッタリング処理を実行する（ステップＳ１５）。スパッタリング処理を行う場合には、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であるＡｌの薄膜がワークＷの表面に形成される。
【００５３】
なお、このスパッタリング処理工程においては、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平方センチメートル当たり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、成膜チャンバー１０内が低真空である場合であっても、樹脂製のワークＷの表面にＡｌの薄膜が好適に成膜される。なお、このような大きな投入電力によりスパッタリング処理を実行する場合において、上述したようにワークＷの表面に水分が付着しない状態でスパッタリングによる成膜が実行されることから、反射率を向上させることができる。加えて、ポリカーボネート製のワークＷの場合、表面で加水分解が生じることを防止し、スパッタリングにより成膜された金属薄膜が剥離するという現象を防止することが可能となる。
【００５４】
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、Ｓｉ酸化物のプラズマＣＶＤによる成膜を実行する。プラズマＣＶＤ成膜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、成膜チャンバー１０内のプラズマ電極２４と対向する位置に配置する。また、図１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と当接してターゲット材料２２を覆う当接位置に配置する。
【００５５】
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から成膜チャンバー１０内に原料ガスであるＨＭＤＳＯを供給し、成膜チャンバー１０内の真空度を０．１〜１０パスカルとする（ステップＳ１６）。そして、プラズマ電極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ＣＶＤによる成膜（プラズマ重合処理）を実行する（ステップＳ１７）。これにより、プラズマＣＶＤ反応で原料ガスによる保護膜がワークＷの表面（Ａｌの薄膜の表面）に堆積する。
【００５６】
プラズマＣＶＤによる成膜が完了すれば、成膜チャンバー１０内をベントする。そして、出口側開閉部１６を搬出位置に配置した上で、図１において仮想線で示すように、ワーク載置部１３を成膜チャンバー１０の外部まで移動させることにより、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、図示を省略した搬送機構により搬出する（ステップＳ１８）。
【００５７】
そして、全てのワークＷに対する処理が終了しているか否かを判断する（ステップＳ１９）。全てのワークＷに対する処理が終了した場合には、装置を停止させる。一方、未処理のワークＷが存在する場合には、ステップＳ１に戻る。
【００５８】
図４は、ポリカーボネート製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。この図においては、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は反射率［％］を示している。また、この図において、符合Ａはベーク炉６３において加熱を行わない場合を示し、符合Ｂはベーク炉６３においてワークＷを摂氏４０度まで加熱した場合を示し、符合Ｃはベーク炉６３においてワークＷを摂氏６０度まで加熱した場合を示し、符合Ｄはベーク炉６３においてワークＷを摂氏８０度まで加熱した場合を示している。
【００５９】
この図に示すように、ワークＷを加熱した場合においては、アルミニウム薄膜に対して高い反射率を維持することが可能となる。この効果は、ワークＷの加熱温度が高いほど顕著である。一方、ワークＷを加熱しない場合においては、アルミニウム薄膜の反射率は、特に、短波長側で著しく低くなる。
【００６０】
図５は、メタクリル樹脂製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。この図においても、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は反射率［％］を示している。また、この図においても、符合Ａはベーク炉６３において加熱を行わない場合を示し、符合Ｂはベーク炉６３においてワークＷを摂氏４０度まで加熱した場合を示し、符合Ｃはベーク炉６３においてワークＷを摂氏６０度まで加熱した場合を示し、符合Ｄはベーク炉６３においてワークＷを摂氏８０度まで加熱した場合を示している。
【００６１】
この図に示すように、ワークＷの材質としてメタクリル樹脂を使用した場合においても、ワークＷを加熱した場合においては、アルミニウム薄膜に対して高い反射率を維持することが可能となる。この効果は、ワークＷの加熱温度が高いほど顕著である。但し、加熱温度が摂氏６０度と摂氏８０度では、その反射率が逆転している。これは、メタクリル樹脂を軟化温度付近まで加熱した場合には、ワークＷの表面が荒れることによるものと推測される。一方、ワークＷを加熱しない場合においては、アルミニウム薄膜の反射率は、特に、短波長側で著しく低くなる。
【００６２】
次に、この発明の他の実施形態について説明する。図６は、この発明の第２実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。
【００６３】
この第２実施形態において、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をベーク炉６３に搬送し、ワークＷを加熱する（ステップＳ２１）。このときの加熱温度および加熱時間は、上述した第１実施形態と同様である。これにより、上述した第１実施形態と同様、ワークＷの表面への水分の結露を防止し、また、ワークＷの表面に付着した水分を除去することが可能となる。
【００６４】
ワークＷの加熱が終了すれば。加熱後のワークＷをベーク炉６３からワーク導入部６２に搬送する。そして、そのワークＷを、ワーク導入部６２から、成膜チャンバー１０内に搬入する（ステップＳ２２）。このベーク炉６３から成膜チャンバー１０へのワークＷの搬送は、第１実施形態と同様、ワークＷが実質的に冷めない時間内に実行することが好ましい。このため、ベーク炉６３から搬出されたワークＷは、すぐに、成膜チャンバー１０内に搬送される必要がある。
【００６５】
成膜チャンバー１０内を０．１パスカルから１パスカル程度の低真空まで減圧する（ステップＳ２３）。この減圧時には、断熱冷却効果により成膜チャンバー１０内の水分の凝縮とワークＷ表面への付着が生ずる。特に、この発明に係る成膜装置のように処理を高速で実行するためには、チャンバー内を速やかに減速する必要があるが、この場合においては、チャンバー内の水分の凝縮とワークＷの表面への付着が生じやすくなる。しかしながら、第１実施形態の場合と同様、ワークＷは予め樹脂の軟化点以下の温度まで加熱されていることから、ワークＷの表面への水分の結露を防止することが可能となる。
【００６６】
成膜チャンバー１０内が減圧されれば、開閉弁３１を開放することにより、非反応性ガスの供給部３３から成膜チャンバー１０内に、例えば、非反応性ガスである不活性ガスとしてのアルゴンを供給し、成膜チャンバー１０内の真空度が０．５〜３パスカルとなるように、成膜チャンバー１０内をアルゴンで充満させる（ステップＳ２４）。
【００６７】
この非反応性ガスとしては、プラズマ処理時において、ワークＷの表面に反応により膜が生じないものを使用する。この非反応性ガスとしては、上述したように、アルゴン、窒素、酸素等を使用することができる。
【００６８】
次に、プラズマ処理を実行する（ステップＳ２５）。プラズマ処理を実行する場合には、プラズマ電極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。これにより、非反応性ガスを放電ガスとしたプラズマ処理が実行される。このプラズマ処理により、樹脂製のワークＷの表面に残存しているわずかな水分が確実に除去される。
【００６９】
次に、スパッタリング処理を実行する（ステップＳ２６）。以降の工程は、第１の実施形態と同様であるので説明を援用する。
【００７０】
図７および図８は、ポリカーボネート製のワークＷの表面に形成されたアルミニウムの反射率を示すグラフである。この図においては、横軸は波長［ｎｍ］、縦軸は反射率［％］を示している。なお、図７は、先に説明した第１実施形態により成膜処理を長時間繰り返した場合を示し、図８は、上述した第２実施形態により成膜処理を長時間繰り返した場合を示している。
【００７１】
上述した第１実施形態によれば、樹脂製のワークＷを軟化温度以下の温度まで加熱することにより、ワークＷの表面への水分の結露を防止し、また、ワークＷの表面に付着した水分を除去することが可能となることから、スパッタリングにより成膜された金属薄膜の反射率を向上させることが可能となる。しかしながら、成膜処理を連続して実行した場合には、成膜チャンバー１０内に水分が蓄積され、その水分がワークＷの表面に付着しやすくなる。
【００７２】
これに対して、この第２実施形態のように、スパッタリング処理前にプラズマ処理を実行した場合においては、ワークＷの表面に残存する水分を確実に除去することが可能となる。このため、図８に示すように、スパッタリングにより成膜された金属薄膜の反射率をさらに向上させることが可能となる。
【００７３】
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、同一の成膜チャンバー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。第２実施形態ではワークを加熱すると共にプラズマ処理を行うことでワークに付着した水分を除去するようにしたが、ワークを加熱することなくプラズマ処理のみを行って水分を除去するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０    成膜チャンバー
１１    本体
１２    入口側開閉部
１３    ワーク載置部
１５    出口側開閉部
１９    接地部
２１    電極部
２２    ターゲット材料
２３    スパッタ電極
２４    プラズマ電極
３１    開閉弁
３２    流量調整弁
３３    非反応性ガスの供給部
３４    開閉弁
３５    流量調整弁
３６    原料ガスの供給部
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
６１    搬送部
６２    ワーク導入部
６３    ベーク炉
９０    制御部
９１    搬送機構駆動部
９２    開閉弁駆動部
９３    開閉部駆動部
９４    電極駆動部
Ｗ      ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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