(57)【要約】【課題】基材の表面の一部に物理蒸着法によって減圧下で被膜形成を行なうための、基板寸法に依存しない迅速で簡単な被膜形成方法を提供する。【解決手段】局所被膜形成装置を用いて基材表面に被膜形成処理を行うため、局所被膜形成装置が、当該減圧容器と基材とによって定められる実質的に閉じられた第１の空間をもつ減圧容器と、該空間を減圧するための減圧手段と、被膜形成手段とを備え、減圧容器を基材表面に当接し、空間を所定の圧力にまで減圧する工程と、被膜形成手段によって基材表面に被膜形成を行なう工程を含んで、容器の基材との当接部に第２の空間が設けられ、第２の空間に漏れ低減手段を設ける。【選択図】        図２
2004244692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所被膜形成装置を用いて被処理体である基材の表面の一部に被膜形成処理をするための方法であって、
前記局所被膜形成装置が、
前記基材の表面と実質的に当接したときに、当該減圧容器と基材とによって定められる実質的に閉じられた空間をもつ少なくとも１つの減圧容器と、
前記実質的に閉じられた空間内の圧力を減圧するための減圧手段と、
被膜形成手段
とを備え、
前記方法が、
（ａ）前記局所被膜形成装置の減圧容器を基材表面に当接する工程と、
（ｂ）当該減圧容器の実質的に閉じられた空間を、前記減圧手段によって、被膜形成を行なうために必要な圧力まで減圧する工程と、
（ｃ）前記被膜形成手段によって、前記実質的に閉じられた空間と接する基材表面に被膜形成を行なう工程
とを含み、
前記減圧容器の前記基材表面と当接する部位の全周にわたり、前記基材の表面によって実質的に閉じられる第２の空間が設けられ、当該第２の空間を通る空気の漏れを低減するための漏れ低減手段を設けることによって、前記実質的に閉じられた空間を、前記被膜形成を行なうために必要な圧力まで減圧させる方法。
【請求項２】
前記被膜形成を行なう工程が、真空蒸着法またはスパッタリング法によって行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間に連通された、前記減圧手段と別個の排気手段を備える請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた２または３以上の隔室、および前記隔室に連通された、前記減圧手段と別個かつ互いに別個の排気手段を備える請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
前記第２の空間にＯリングが嵌挿されてなる請求項１または２記載の方法。
【請求項６】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた３つの隔室を備え、もっとも外側およびもっとも内側の隔室にはＯリングが嵌挿され、かつ中央の隔室が、前記減圧手段と別個の排気手段と連通された請求項１または２記載の方法。
【請求項７】
前記基材部表面に被膜形成を行なうとき、基材表面を加熱する工程を含んでなる請求項１、２、３、４、５または６記載の方法。
【請求項８】
基材の平坦な表面の一部にのみ被膜形成を行なうための装置であって、
当該被膜形成を行なう領域を覆うように当該基材表面に実質的に当接する部位において開口された減圧容器と、
前記減圧容器内の空間と連通された、該減圧容器および基材によって定められる空間内の圧力を減圧するための減圧手段と、
前記減圧容器内に設けられた被膜形成手段と、
前記被膜形成手段を動作させるための電力供給手段
とを備え、
前記減圧容器の前記基材表面と当接する部位の全周にわたり、前記基材の表面によって実質的に閉じられる第２の空間が設けられ、該第２の空間を通る空気の漏れを低減するための漏れ低減手段が設けられた装置。
【請求項９】
前記被膜形成手段が、真空蒸着手段またはスパッタリング手段である請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間に連通された、前記減圧手段と別個の排気手段を備える請求項８または９記載の装置。
【請求項１１】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた２または３以上の隔室、および前記隔室に連通された、前記減圧手段と別個かつ互いに別個の排気手段を備える請求項８または９記載の装置。
【請求項１２】
前記第２の空間にＯリングが嵌挿されてなる請求項８または９記載の装置。
【請求項１３】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた３つの隔室を備え、もっとも外側およびもっとも内側の隔室にはＯリングが嵌挿され、かつ中央の隔室が、前記減圧手段と別個の排気手段と連通された請求項８または９記載の装置。
【請求項１４】
前記基材表面に被膜形成を行なうとき基材表面を加熱するための基材表面加熱手段が備えられた請求項８、９、１０、１１、１２または１３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材に被膜形成を行なうための方法および装置に関し、とくに基材の一部分に局所的に物理蒸着法で被膜形成を行なうための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板状基材の表面に装飾性または機能性を付与する目的で、被膜形成を行なうことが、数多くの方法で実施されている。とりわけ減圧下で、被膜材料を、蒸気、分子団または原子団の形状とし、基板上に被膜形成させる方式である、真空蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着法は、幅広い材料の被膜を形成可能であることから好んで用いられている（たとえば、非特許文献１参照）。
【０００３】
図８に、板状基材へ行われる物理蒸着のための従来の装置の概要を示す。物理蒸着法においては、板状基材全体を収納できて減圧可能な容器（チャンバー）５１を設け、まず基材５５を収納したのちに、このチャンバーに配管接続された減圧手段５４（油回転ポンプに、ターボ分子ポンプや油拡散ポンプを組み合わせたもの）によって、所定の圧力まで減圧し、そののちチャンバーに組み込まれた被膜形成手段（図示せず）により被膜形成工程を行なう。大気圧から、所定の圧力まで減圧とするために、基材のサイズが大きいほど、また所定の圧力が低いほど、時間を要する。したがって、生産性を向上させるために、このチャンバー５１（処理室）の前後にそれぞれ予備室５２、５３を設けて、それぞれに減圧手段を接続して減圧可能とする。まず予備室５２に基材を充填し、大気圧から適当な圧力まで減圧したのち、基材を処理室５１に移動し被膜形成を実施する。被膜形成を実施後、他方の予備室５３に基材を移動し、予備室５３では減圧状態で基材を受け入れたのちに、圧力を大気圧まで上昇させてから基材を取り出す。
【０００４】
このように、物理蒸着法では、基板表面を減圧にするための装置が複雑であることが問題である。
【０００５】
ところで、意匠性を高めるために局所的にロゴマークを設けたり、製品情報を表示したり、また一部のみに機能性を高める薄膜形成を行なうなど、用途によっては、基材のサイズは大きいが、被膜形成領域はその一部である場合がある。この目的のために、従来は、基材全体を減圧装置に収納しその一部にのみ表面処理を行うため、表面処理が不要な部分にマスキング処理を行なっている。しかし、表面処理を行なう部分が一部であるにもかかわらず、全体を減圧にするのは、処理時間、処理に必要なエネルギーをいたずらに浪費する結果となり問題である。
【０００６】
さらに、とくに薄膜形成を行なう場合、膜中に含まれる不純物を抑制したり、基材と被膜との接着性を改善するために、基材の温度を室温以上に昇温させることもしばしば行なわれる。このような基材の加熱を減圧下で行なうために、減圧装置の中に電気抵抗ヒーターや赤外線ランプなどの加熱手段を設置することがある。しかし、この場合、減圧中では熱の伝達が輻射および、接触伝熱のみであり、基材を加熱する方法が限られるとともに、昇温、降温に時間が必要になるため、生産性よく行なうには問題がある。
【０００７】
また、基材を加熱することによって、チャンバー自体も幾分加熱されるが、真空装置では構成部品の接合部に有機材料（たとえばフッ素系ゴム）からなるガスケットを用いており、この材料の耐熱温度が実際上の基板加熱温度を決定する要因となる。したがって、ガスケット材料の耐熱温度を超えて基板を加熱する場合には、充分加熱部とガスケットの位置の距離を離すか、さもなくばガスケットを冷却することが必要である。しかしながら、いずれの方法を用いるにしても装置が複雑になることは避けられず、基板を加熱する場合の問題となっている。
【０００８】
【非特許文献１】
別冊化学工業「新増補  真空」化学工業社、昭和６０年、ｐ．１４２−１５３
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、基材の一部の表面に物理蒸着法によって減圧下で被膜形成を行なうにあたって、基材全体の寸法に依存しない、迅速で簡単な被膜形成方法および装置が求められている。とくに、上記方法で被膜形成時の基材を昇温する場合に、迅速に昇温、降温を行える方法および装置が求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、局所被膜形成装置を用いて被処理体である基材の表面の一部に被膜形成処理をするための方法であって、
前記局所被膜形成装置が、
前記基材の表面と実質的に当接したときに、当該減圧容器と基材とによって定められる実質的に閉じられた空間をもつ少なくとも１つの減圧容器と、
前記実質的に閉じられた空間内の圧力を減圧するための減圧手段と、
被膜形成手段
とを備え、
前記方法が、
（ａ）前記局所被膜形成装置の減圧容器を基材表面に当接する工程と、
（ｂ）当該減圧容器の実質的に閉じられた空間を、前記減圧手段によって、被膜形成を行なうために必要な圧力まで減圧する工程と、
（ｃ）前記被膜形成手段によって、前記実質的に閉じられた空間と接する基材表面に被膜形成を行なう工程
とを含み、
前記減圧容器の前記基材表面と当接する部位の全周にわたり、前記基材の表面によって実質的に閉じられる第２の空間が設けられ、当該第２の空間を通る空気の漏れを低減するための漏れ低減手段を設けることによって、前記実質的に閉じられた空間を、前記被膜形成を行なうために必要な圧力まで減圧させるものである。
【００１１】
前記被膜形成を行なう工程が、真空蒸着法またはスパッタリング法によって行なわれることが好ましい。
【００１２】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間に連通された、前記減圧手段と別個の排気手段を備えることが好ましい。
【００１３】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた２または３以上の隔室、および前記隔室に連通された、前記減圧手段と別個かつ互いに別個の排気手段を備えることが好ましい。
【００１４】
前記第２の空間にＯリングが嵌挿されてなることが好ましい。
【００１５】
また、前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた３つの隔室を備え、もっとも外側およびもっとも内側の隔室にはＯリングが嵌挿され、かつ中央の隔室が、前記減圧手段と別個の排気手段と連通されることが好ましい。
【００１６】
前記基材部表面に被膜形成を行なうとき、基材表面を加熱する工程を含んでなるることが好ましい。
【００１７】
本発明は、また、基材の平坦な表面の一部にのみ被膜形成を行なうための装置であって、
当該被膜形成を行なう領域を覆うように当該基材表面に実質的に当接する部位において開口された減圧容器と、
前記減圧容器内の空間と連通された、該容器および基材によって定められる空間内の圧力を減圧するための減圧手段と、
前記減圧容器内に設けられた被膜形成手段と、
前記被膜形成手段を動作させるための電力供給手段
とを備え、
前記減圧容器の前記基材表面と当接する部位の全周にわたり、前記基材の表面によって実質的に閉じられる第２の空間が設けられ、該第２の空間を通る空気の漏れを低減するための漏れ低減手段が設けられたものである。
【００１８】
前記被膜形成手段が、真空蒸着手段またはスパッタリング手段であることが好ましい。
【００１９】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間に連通された、前記減圧手段と別個の排気手段を備えることが好ましい。
【００２０】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた２または３以上の隔室、および前記隔室に連通された、前記減圧手段と別個かつ互いに別個の排気手段を備えることが好ましい。
【００２１】
前記第２の空間にＯリングが嵌挿されてなることが好ましい。
【００２２】
前記漏れ低減手段が、前記第２の空間内に、前記第２の空間の内側から順に内側に隣接する当該隔室をとり囲むように設けられた３つの隔室を備え、もっとも外側およびもっとも内側の隔室にはＯリングが嵌挿され、かつ中央の隔室が、前記減圧手段と別個の排気手段と連通されることが好ましい。
【００２３】
前記基材表面に被膜形成を行なうとき基材表面を加熱するための基材表面加熱手段が備えられることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の局所被膜形成装置について、実施の形態の一例を示す。基材１の被膜形成を行なうべき領域を覆って用いる、減圧容器２が基材の下方に配置、当接される。減圧容器に設けられる被膜形成手段（後述）により、被膜３５が局所的に形成される。減圧容器２の材料は、内外の差圧に耐える強度設計が行われ、かつ耐熱温度および製作加工の容易さも考慮して決定される。好ましい例では、減圧容器２はステンレス鋼（たとえばＳＵＳ３１６）から製作される。
【００２５】
減圧容器２から、減圧手段４に接続される配管３が延びる。また、減圧容器２内に取り付ける被膜形成手段（後述）を動作させるための電力供給手段（図１では、電極端子５）が設けられる。電極端子５は、既製の電流導入端子（たとえば、日本電気株式会社製ハーメチックシール）で構成してもよい。減圧容器２および配管３が導電性材料である場合には、電極の１つを接地電位とすれば、その配線を、減圧容器および配管で兼用することもできる。電極端子の耐熱温度より高温で被膜形成を行なうときには、１本の配線を排気配管の中を通して引出し、充分低温の領域に電極端子を設けて、排気配管の外へ取り出し、電源装置６へ接続することも可能である。この場合、他方の配線は、接地電位として配管、減圧容器で兼用する。電極端子は、表面処理を行うために必要な電圧・電流を供給できる電源装置６に接続される。必要であれば、電源装置６はプログラム可能であって、電力がある時間間隔だけ供給されるようにするか、電力が時間の関数として設定されてもよい。
【００２６】
図２に、本発明の局所被膜形成装置の実施の形態における減圧容器２構造の一例について断面模式図を示す。減圧容器２は、基材表面と当接したときに減圧容器２と基材によって定められる実質的に閉じられた空間（以下、「第１の空間」という）をもつように容器を形成し、それを囲むよう基材との当接部を有する。第１の空間には、後述する被膜形成手段が収納される。
【００２７】
減圧容器２と基材１の表面の当接部は、減圧容器２の内部空間を減圧にするとき、当接部において、外側から内部への気体の流入が最小限に抑えられるように洩れ低減手段が設けられる必要がある。図２に示す例では、減圧容器２が基材１の表面と当接する面は全周にわたって２重のほぼ同心円の環状の突き出し部７を有し、その間に凹所８を形成する。減圧容器２が基材１と当接するとき、減圧容器２と基材１の表面で定める減圧容器内部の実質的に閉じた第１の空間とともに、基材表面と凹所８により、実質的に閉じた空間（以下、「第２の空間」という）が生じる。したがって第１の空間は、第２の空間に囲まれ、減圧容器２の外側とは隔離される。第１の空間は、排気ポート９を通じて、図１に述べたように減圧手段４に連通される配管３を接続し、減圧可能とする。さらに第２の空間も、排気ポート１０を通じて、第１の空間とは個別に設けられた排気手段１２に連通される配管１１を接続し、減圧可能とする。図２に示した構造においては、減圧容器２の２重となる環状突き出し部７と基材１とは直接当接し、有機材料からなるガスケットは使用しなくてもよい。この場合、原理上、減圧容器２の外側から当接部をとおって第１の空間へ漏れる気体の量は、後述するガスケットを用いた減圧容器２の構造に比べ多くなることが予想されるが、これを別途排気することで減圧容器２の外側から内部（第１の空間）への実質の漏れ量を抑制する。図２に示した減圧容器においては、環状突き出し部７の基材１と当接する領域はフランジ（鍔）状をなし、基材、減圧容器の材料強度にも依存するが、０．１〜５ｍｍ程度の幅を有するほぼ円環形状である。この構造において、第１の空間は、減圧手段の能力、配管径などにも依存するが、１０−４Ｐａ程度の内部圧力にまで減圧することが可能である。またこの構造では、図４、図５に示す例と対照的に、ガスケットを使用していないので、ガスケット材料の耐熱温度に依存する基材加熱温度の上限が存在しない。第１の空間に接続される減圧手段および配管は、１０−４Ｐａ、第２の空間に接続される排気手段および配管は、１０００〜０．１Ｐａ程度の圧力に到達するべく設計する。第２の空間に接続される排気手段は、排気量に応じて、ロータリーポンプまたはメカニカルブースターポンプなどを備えてもよい。
【００２８】
図２における減圧容器では、減圧容器２の外縁と第１の空間とが、同心に配置されている例が示されているが、これに限らずたとえば、被膜を形成しようとする部位が基材の縁部に近い場合、第１の空間を基材外縁に近く設定できるよう偏心させてもよい。このばあい、これに応じて、第２の空間の幅は円周方向に一定ではないが、全周にわたって第２の空間を実質的に確保できれば実用上問題はない。また、必ずしも円形である必要はなく、楕円、矩形、または任意の形状であってもよい。
【００２９】
さらに、容器の基材との当接部に形成される第２の空間に、２または３以上の隔室を設け、それぞれの隔室を排気することにより、減圧容器から第１の空間に洩れる空気の量を一層減少させることも可能である。この場合、複数の隔室は、同心の環状、より一般的には、それぞれの隔室は全周にわたっていて、内側から順に隔室が配置されたとき、それぞれ隣り合う外側の隔室が内側の隔室をとり囲む関係となるように配置されている必要がある。また、それぞれの隔室を排気する排気装置は、第１の空間を排気する減圧手段とも、またお互いにも独立の排気手段に連通されていることが好ましい。
【００３０】
また言うまでもないが、とくに図２に示した減圧容器の構造では、基材表面の平坦度がある程度ないと充分なシールが得られない。これを緩和する１つの方策として、ある程度変形が可能な無機材料（たとえば、アルミニウム、インジウム、鉛箔など）のシート（たとえば、厚さ１０〜５００μｍ程度）を減圧容器と基材表面の間に挿入することも可能である。
【００３１】
この減圧容器を用いて、物理蒸着法により被膜形成を行なう場合、第１の空間を所望の圧力に減圧しなければならない。そのためまず第２の空間のみ排気を行ない、大気圧により減圧容器２と基材１とが充分押圧される状態とし、漏れ量を抑えたのちに、第１の空間を排気し始める。
【００３２】
図４に、本発明の局所被膜形成装置の実施の形態における減圧容器２と基材１の表面の他の当接部構造の例を示す。減圧容器２の基材表面と当接する面が環状であり、かつ凹所８を有し、基材表面と当接するとき第２の空間を形成するが、図４に示す例においてはこの凹所８にフッ素系ゴムなどの材料（たとえば、デュポン社製バイトン）からなるガスケット（Ｏ−リング）１３を嵌挿する。このガスケットを使用する技術は、周知である。第１の空間が減圧装置４に連通されて排気され減圧状態になると、大気圧の作用により減圧容器２は基材に押しつけられる力が働き、その結果ガスケット１３が押しつぶされて減圧容器２と基材１の表面で形成される第２の空間をシールして、この部分からの気体の流入が抑えられる。この構造でも、減圧手段の能力、配管径などにも依存するが、第１の空間は１０−４Ｐａ程度の内部圧力に到達することが可能である。ただし、前記のように、プロセス温度（基材の加熱温度）は、冷却手段を設けない限りガスケット１３の耐熱温度によりある程度制限されてしまう。
【００３３】
図５は、本発明の局所被膜形成装置の実施の形態における減圧容器２と基材１の表面の当接部のさらに別の例を示す。減圧容器２の基材表面と当接する面は３重のほぼ同心の環状の隔室が形成され、もっとも外側の隔室およびもっとも内側の隔室の空間にはフッ素系ゴムなどの材料で製造されたガスケット１３、１４がそれぞれ嵌挿される。中央の隔室は凹所８をなし、図２に示すと同様、排気のために排気ポートおよび配管１１が設けられ、第１の空間とは別の排気手段１２に連通され排気できるような構造とする。
【００３４】
この構造では、プロセス温度（基材の加熱温度）は、冷却手段を設けない限りガスケットの耐熱温度によりある程度制限されてしまう。しかし、図５に示す構造では第１の空間に漏れる気体の量を格段に抑制することが可能であるので、第１の空間は、排気装置の能力、配管径などにも依存するが、たとえば、排気手段１２もターボ分子ポンプおよびロータリーポンプの組み合わせとするなどの対策によって、１０−７Ｐａ程度の内部圧力にまで減圧することが可能であり、とくに超高真空を必要とする被膜形成方法にとって有利である。
【００３５】
このように、種々の変形が可能であるが、中でも図２に示した例では、基材温度の上限が、ガスケットによらないことから、高温での被膜形成が必要な場合にとくに有用である。
【００３６】
つぎに、本発明の局所被膜形成装置の減圧容器２内部（第１の空間）に設けられる被膜形成手段について説明する。
【００３７】
図２〜５には、減圧容器２内に設けられた真空蒸着のための部品が示されている。３１は被膜形成材料であり、３２はそれを収納するボート、３３は被膜形成材料を蒸発させるためのヒータで、前記減圧容器２の壁に取り付けされた電極端子５に接続される。ボート３２はヒータを兼ね、ボートに電圧を印加して加熱してもよい。ボート３２、ヒータ３３は、モリブデン、タングステンまたはニオブなどの高融点金属が用いられることが多いが、ヒータを内蔵したセラミックまたは導電性のセラミックを用いることも可能である。図２〜５では、減圧容器２が基材１の下に当接する構成としているが、逆に減圧容器２が基材１の上に配置されてもよい。この場合下方に蒸着を行うことになるため、ボートではなく、バスケット状のフィラメントを用いることになる。
【００３８】
たとえば図２に示した構成によって被膜形成処理を行なうには、まずボート３２に被膜形成材料を充填したのち、基材１と減圧容器２とを当接し、第２の空間、第１の空間の順で排気し始め、第１の空間が真空蒸着に必要な所定の内部圧力になるまで減圧する。そののち、ヒータ３３に通電を開始し、被膜形成材料３１の温度を沸点近傍まで上昇させて材料の蒸気圧を高め気化させる。基材１上で被膜３５として形成される。被膜３５の厚さは、ヒータの温度（ヒータへの印加電力）、蒸着時間などで制御する。
【００３９】
図３には、本発明の局所被膜形成装置において、基材を挟んで減圧容器２と反対側に基材加熱手段３４を設置する実施の形態が示される。前述のように、被膜形成を行なうとき基材を加熱することは、基材表面に被膜材料が堆積する際のエネルギーを高め、基材表面と形成される被膜の密着度を改善したり、被膜の密度の向上、不純物の低減、結晶性の改善など種々の利点を生み出す。図３に示された実施の形態では、加熱手段が、減圧容器の中ではなく、大気圧中に置かれることに特徴があり、加熱、冷却の手段の選択の幅が拡がるとともに、迅速な昇降温を行うことが可能になる。また、減圧容器との組み合わせで、真空蒸着を行なう際に望ましい基材の領域のみを局所的に加熱することも容易に実現可能である。
【００４０】
基板加熱手段３４は、抵抗加熱、赤外線ランプ、熱風ブロア、レーザ、ガス加熱などの手段から適宜選択することができる。
【００４１】
もし、図４または図５に示した実施の形態において基材加熱手段（図示せず）を用いるときは、有機材料からなるガスケットの耐熱温度が約２００℃程度であるので、これと当接している基材の表面温度もこれを超えることは容易でない。しかし、図３の実施の形態では、減圧容器にガスケットを使用しなくてもよいことから、３００℃を超える基材表面温度で被膜形成を行うことが容易に実現できる。
【００４２】
真空蒸着法では、金、銀、銅、白金、ニッケル、アルミニウム、鉄、コバルト、チタン、ニオブ、クロム、モリブデン、亜鉛、インジウム、錫、珪素、ゲルマニウムなどの金属材料および、上記材料の酸化物、チッ化物、硫化物、フッ化物およびこれらの化合物を成膜することが可能である。
【００４３】
また、図２〜５では、抵抗加熱により被膜形成材料を加熱し蒸発させる例が示されているが、加熱、蒸発のための手段はこれに限らず、電子ビームなども適用可能である。またイオンアシスト蒸着、反応性蒸着など、周知の蒸着法における応用技術も適用可能である。
【００４４】
図６および図７に、本発明の局所被膜形成装置の実施の形態において、減圧容器２内に設けられたスパッタリングのための部品配置の一例が示される。４１は被膜形成材料で製造されたターゲットであり、プラズマ発生用電極端子４２を経由して電源６と接続され、接地した減圧容器２本体とのあいだに電圧を印加することにより、プラズマを発生させる。発生したプラズマによって被膜形成材料ターゲット表面がスパッタされ、その結果得られる原子団が、基材１の表面に堆積し被膜３５を形成する。プラズマの発生のためには、減圧容器２内部（第１の空間）の圧力は、１〜１００Ｐａ程度が望ましい。スパッタリング工程中の内部圧力は、排気速度およびガス流量の両方を制御することによって行なう。４３は、スパッタリングの工程中にアルゴンなどのガスを流すためのガス導入ポートである。成膜時のプラズマを発生させるためには、原子数の大きいアルゴンガスが好んで用いられるが、酸化物、チッ化物などの成膜を行なう場合、アルゴンに、少量の制御された酸素またはチッ素ガスを混合し使用して、被膜形成用ターゲットからスパッタされた材料と反応させ被膜を形成する。
【００４５】
必要に応じてターゲット背面にマグネット４４を設けて、その磁界によって発生させるプラズマをターゲット近傍で集中させ、成膜速度を向上させてもよい。また、ターゲットは、冷却手段４５を備えて、冷却可能な構造としてもよい。またスパッタリング法の場合も、図３に示したのと同様に、基材を挟んで減圧容器２と反対側に基材加熱用のヒータ３４を設置し、スパッタリング法による被膜形成を行なう際に望ましい基材の領域のみをを加熱することも可能である。図６および図７では、減圧容器２が基材１の下に当接する構成としているが、逆に減圧容器２が基材１の上に配置されてもよい。
【００４６】
たとえば、図６に示した構成によって被膜形成処理を行なうには、まず被膜形成材料からなるターゲットを装着したのち、基材１と減圧容器２とを当接し、第２の空間、第１の空間の順で排気し始め、第１の空間がスパッタリングが可能な所定の初期圧力（たとえば、１０−４Ｐａ）になるまで減圧する。そののち、ガス導入ポートよりアルゴンガスなどを流入させるとともに、排気速度を調整して第１の空間をスパッタリングに必要な所定圧力に制御する。そののち電圧を印加し、プラズマを発生させて、被膜形成材料４１を基材１上に被膜３５として形成させる。被膜３５の厚さは、ターゲットへの印加電圧（印加電力）、ガス流量、第１の空間の圧力および成膜時間などで制御する。
【００４７】
図７は、本発明の局所被膜形成装置の、別の実施の形態を示し、局所的にスパッタリングによる被膜形成を行なう目的で、減圧容器２と基材１表面との当接部の第２の空間にＯ−リングを嵌挿した構成としたものである。もしこの場合基材加熱手段（図示せず）を用いるときは、減圧容器の構造は簡便であるものの、有機材料からなるガスケットの耐熱温度が約２００℃程度であるので、これと当接している基材の表面温度もこれを超えることは容易でない。一方、図６の実施の形態では、減圧容器にガスケットを使用しなくてもよいことから、３００℃を超える基材表面温度で被膜形成が容易に行える。
【００４８】
スパッタリング法では、金、銀、銅、白金、ニッケル、アルミニウム、鉄、コバルト、チタン、ニオブ、クロム、モリブデン、亜鉛、インジウム、錫、珪素、ゲルマニウムなどの金属材料および、上記材料の酸化物、チッ化物、硫化物、フッ化物およびこれらの化合物を成膜することが可能である。
【００４９】
叙上のとおり被膜形成を行なえば、真空蒸着、スパッタリングにかかわらず、減圧容器２内面で規定される形状のまま基材表面に被膜３５が形成されるが、適宜マスキング手段を用いることによって、望む形状の領域にのみ選択的に成膜することが可能である。マスキング手段は、基材表面にマスキング材料（望む形状に開口を設けた板状材料）を配置してもよい。また、レジストを基材表面に塗布し、フォトリソグラフィー技術によって成膜を望む領域のみ除去しマスクとしてもよい。
【００５０】
【発明の効果】
上述のように、本発明の局所被膜形成装置を用いることによって、基材の一部を物理蒸着法によって減圧下で被膜形成を行なうにあたり、基材全体の寸法に依存せず、迅速に生産性よく被膜形成処理を行なうことが実現できる。とくに、上記方法で被膜形成時の基材を昇温する場合にも、基材加熱装置が大気圧の雰囲気下にあるので、迅速に昇温、降温を行える。
【００５１】
さらに、減圧容器の基材表面との当接部に凹所を設けて、基材表面との当接によって形成される第２の空間を排気することによって、ガスケットを使用しなくとも、減圧容器の第１の空間を所定の圧力にまで減少させることができるので、ガスケットの耐熱温度に影響されずに高温で被膜形成が可能であり、よって良好な膜品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の局所被膜形成装置を模式的に示した図である。
【図２】本発明の局所被膜形成装置を真空蒸着法に適用した一例を示す図である。
【図３】本発明の局所被膜形成装置を真空蒸着法に適用した一例を示す図である。
【図４】本発明の局所被膜形成装置を真空蒸着法に適用した一例を示す図である。
【図５】本発明の局所被膜形成装置を真空蒸着法に適用した一例を示す図である。
【図６】本発明の局所被膜形成装置をスパッタリング法に適用した一例を示す図である。
【図７】本発明の局所被膜形成装置をスパッタリング法に適用した一例を示す図である。
【図８】従来の物理蒸着法による被膜形成装置の模式図である。
【符号の説明】
１  基材
２  減圧容器
４  減圧手段
５  電極端子
６  電源
８  凹所（第２の空間）
１３  Ｏ−リング
３１  被膜形成材料
３２  ボート
３３  ヒータ
３５  被膜
４１  ターゲット
４３  ガス導入ポート
５１  処理室
５２  予備室
５３  予備室
【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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