(57)【要約】【課題】基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程へ速やかに移行することにより、膜が形成された製品の製造効率を向上させ、かつ膜質を向上させて製品の品質を向上させることができる成膜装置及び成膜方法を提供することである。【解決手段】ロボット式真空成膜装置３０は、ロボット式基材保持モジュール１０と成膜処理モジュール１５を備えている。ロボット式基材保持モジュール１０は、搬送アーム３とハンド５と真空容器の一方側７が設けられたロボット６を備えている。成膜処理モジュール１５は、真空容器の他方側１３と真空ポンプ１２と成膜ユニット１１を備えている。ロボット６の搬送アーム３を駆動することにより、ハンド５に把持した基材Ｓ及び真空容器の一方側７を成膜処理モジュール１５に搬送し、真空容器の一方側７を真空容器の他方側１３に当接させて真空容器を形成する。そして、真空容器内で成膜ユニット１１を動作させ、ハンド５に把持される基材Ｓに成膜処理を行う。【選択図】  図１
2005008919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送アーム及び前記搬送アームの先端に取り付けられ基材を把持するためのハンドを有して前記搬送アームを駆動するロボットと、前記搬送アームの前記ハンドに対する基端側に取り付けられた真空容器の一方側とが設けられたロボット式基材保持モジュールと、
前記基材に膜の原料物質を供給するための成膜ユニットと、成膜を行う際に所要の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の他方側とが設けられた成膜処理モジュールとを備え、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の他方側に当接させ、前記一方側及び他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉して所定の真空雰囲気とするとともに前記成膜ユニットを動作させることにより、前記真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に成膜することを特徴とするロボット式真空成膜装置。
【請求項２】
前記成膜処理モジュールとして第一の成膜処理モジュール及び第二の成膜処理モジュールを備え、
前記第一の成膜処理モジュールにはスパッタリングにより金属膜を成膜するための第一の成膜ユニットと真空容器の第一の他方側とが設けられ、前記第二の成膜処理モジュールにはプラズマ重合により重合膜を成膜するための第二の成膜ユニットと真空容器の第二の他方側とが設けられており、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の第一の他方側に当接させ、前記一方側と第一の他方側からなる真空容器の内部の空間を密閉して所定の真空雰囲気とするとともに前記第一の成膜ユニットを動作させて前記基材に金属膜を形成し、
前記金属膜を形成した後に、前記ロボットの搬送アームをさらに駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の第二の他方側に当接させ、前記一方側と第二の他方側からなる真空容器の内部の空間を密閉して所定の真空雰囲気とするとともに前記第二の成膜ユニットを動作させて前記基材に重合膜を形成することを特徴とする請求項１に記載のロボット式真空成膜装置。
【請求項３】
前記成膜ユニットは、交流電力を供給される電極と磁界の発生をオン、オフによって制御される電磁石とを備え、前記電磁石をオンして磁界を発生させつつ前記電極に交流電力を供給するとスパッタリングユニットとして機能し、前記電磁石をオフして前記電極に交流電力を供給するとプラズマ重合ユニットとして機能することを特徴とする請求項１に記載のロボット式真空成膜装置。
【請求項４】
把持する機能を備えるハンドが先端に設けられた搬送アームの前記先端の近傍の前記ハンドに対する基端側にあたる位置に真空容器の一方側が取り付けられたロボットと、膜の原料物質を供給するための成膜ユニットが設けられ、かつ成膜を行う際に所定の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の他方側とを用いて行う真空成膜方法であって、
成膜される基材を前記ロボットのハンドによって把持する工程と、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の他方側に当接させて前記一方側及び他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉する工程と、
前記真空容器の内部の空間を前記排気手段により所定の真空雰囲気とするとともに前記成膜ユニットを動作させて前記真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に成膜する工程と、を備えることを特徴とする真空成膜方法。
【請求項５】
前記真空容器の他方側に設けられる成膜ユニットには、交流電力が供給される電極とオン、オフ制御される電磁石とが設けられており、
前記基材に成膜する工程において、前記電磁石をオンして磁界を発生させつつ前記成膜ユニットを構成する電極に交流電力を供給することにより、前記基材にスパッタリングによる金属膜を形成し、
前記金属膜が形成された基材に、前記電磁石をオフして電極に交流電力を供給することによりプラズマ放電を発生させプラズマ重合による重合膜を形成することを特徴とする請求項４に記載の真空成膜方法。
【請求項６】
把持する機能を備えるハンドが先端に設けられた搬送アームの前記先端の近傍の前記ハンドに対する基端側にあたる位置に真空容器の一方側が取り付けられたロボットと、
スパッタリングにより金属膜を成膜するための第一の成膜ユニットが設けられるとともに成膜を行う際に所定の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の第一の他方側と、
プラズマ重合により重合膜を成膜するための第二の成膜ユニットが設けられるとともに成膜を行う際に所定の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の第二の他方側とを用いて行う真空成膜方法であって、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を真空容器の第一の他方側に当接させて前記一方側及び第一の他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉する工程と、
前記一方側及び第一の他方側からなる真空容器の内部の空間を排気手段により所定の真空雰囲気とするとともに前記第一の成膜ユニットを動作させて一方側及び第一の他方側からなる真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成した後に、前記ロボットの搬送アームをさらに駆動することにより前記真空容器の一方側及び前記金属膜が形成された基材を搬送し、前記真空容器の一方側を前記真空容器の第二の他方側に当接させて前記一方側及び第二の他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉する工程と、
前記一方側及び第二の他方側からなる真空容器の内部の空間を排気手段により所定の真空雰囲気とするとともに前記第二の成膜ユニットを動作させて一方側及び第二の他方側からなる真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に重合膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする真空成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロボットを備えるロボット式真空成膜装置、及び真空成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、薄膜を応用した各種の製品が用いられている。この薄膜が形成された製品として、例えば自動車のフロントランプやリアランプに用いられるリフレクタがある。これらの製品を製造する工程では、成膜の対象とされる基材が製造され、この基材が成膜処理されることによって薄膜が形成された製品が製造される。
【０００３】
一般に、基材に成膜処理を行うにあたっては真空成膜装置が用いられる。そして、従来の真空成膜装置により成膜するにあたって、真空チャンバ内に一定数の基材をセットし、これら多数の基材をまとめて成膜処理するようにされていた。従って、基材が製造されてもただちに成膜処理されるのでなく、一定数の基材が製造されるまでストックされていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、基材が製造された後成膜処理されるまでの間ストックされると、大気中に放置されることによって埃や水分等を吸着する。そのため、その後に成膜処理を行うと、基材に対する膜の密着性を高めることができず、膜質を低下させる。
【０００５】
また、薄膜を応用した製品を製造するにあたり、基材を製造する工程から成膜処理を行う工程へ速やかに移行することにより、製造効率を向上させることが望ましい。
【０００６】
そこで、本発明は、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程へ速やかに移行することにより製造効率を向上させ、かつ膜質を向上させて製品の品質を向上させることができる、ロボット式真空成膜装置及び真空成膜方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、搬送アーム及び前記搬送アームの先端に取り付けられ基材を把持するためのハンドを有して前記搬送アームを駆動するロボットと、前記搬送アームの前記ハンドに対する基端側に取り付けられた真空容器の一方側とが設けられたロボット式基材保持モジュールと、
前記基材に膜の原料物質を供給するための成膜ユニットと、成膜を行う際に所要の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の他方側とが設けられた成膜処理モジュールとを備え、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の他方側に当接させ、前記一方側及び他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉して所定の真空雰囲気とするとともに前記成膜ユニットを動作させることにより、前記真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に成膜することを特徴とするロボット式真空成膜装置である（請求項１）。
【０００８】
本発明のロボット式真空成膜装置によると、ロボットのハンドによって把持した基材及びロボット式基材保持モジュールに設けられる真空容器の一方側を成膜処理モジュールに搬送すると、一方側と他方側からなる真空容器が形成される。そして、真空容器内で成膜ユニットを動作させることにより、ロボットのハンドに把持された基材に成膜することができる。
【０００９】
これにより、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程へ基材が送られて来ると、この基材を速やかに成膜処理することができ、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程へ速やかに移行することができる。これにより、膜が形成された製品の製造効率を向上させることができ、また膜が形成された製品の膜質を向上させることもできる。
【００１０】
また、前記ロボット式真空成膜装置について、前記成膜処理モジュールとして第一の成膜処理モジュール及び第二の成膜処理モジュールを設け、
前記第一の成膜処理モジュールに、スパッタリングにより金属膜を成膜するための第一の成膜ユニットと真空容器の第一の他方側とを設け、
第二の成膜処理モジュールに、プラズマ重合により重合膜を成膜するための第二の成膜ユニットと真空容器の第二の他方側とを設け、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の第一の他方側に当接させ、前記一方側と第一の他方側からなる真空容器の内部の空間を密閉して所定の真空雰囲気とするとともに前記第一の成膜ユニットを動作させて前記基材に金属膜を形成し、
前記金属膜を形成した後に、前記ロボットの搬送アームをさらに駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の第二の他方側に当接させ、前記一方側と第二の他方側からなる真空容器の内部の空間を密閉して所定の真空雰囲気とするとともに前記第二の成膜ユニットを動作させて前記基材に重合膜を形成するように構成することができる（請求項２）。
【００１１】
この発明のロボット式真空成膜装置によると、基材及び真空容器の一方側を第一の成膜処理モジュールに搬送すると、一方側と第一の他方側からなる真空容器が形成される。そして、この真空容器内で第一の成膜ユニットを動作させることにより、ロボットのハンドに把持された基材にスパッタリングによる金属膜を成膜することができる。
【００１２】
そして、金属膜が成膜された基材及び真空容器の一方側をさらに第二の成膜処理モジュールに搬送すると、一方側と第二の他方側からなる真空容器が形成される。そして、この真空容器内で第二の成膜ユニットを動作させることにより、ロボットのハンドに把持される基材にプラズマ重合による重合膜を成膜することができる。これにより、金属膜及び重合膜からなる多層膜を成膜することができる。
【００１３】
また、前記ロボット式基材保持モジュールと成膜処理モジュールとを備えるロボット式真空成膜装置について（請求項１）、前記成膜ユニットを、交流電力を供給される電極と磁界の発生をオン、オフによって制御される電磁石とが設けられる構成とし、前記電磁石をオンして磁界を発生させつつ前記電極に交流電力を供給するとスパッタリングユニットとして機能し、前記電磁石をオフして前記電極に交流電力を供給するとプラズマ重合ユニットとして機能するように構成することができる（請求項３）。
【００１４】
この発明のロボット式真空成膜装置によると、成膜ユニットをスパッタリングユニット及びプラズマ重合ユニットの双方として機能させることができる。これにより、一方側及び他方側からなる真空容器を形成し、成膜ユニットをスパッタリングユニットとして動作させることにより金属膜を成膜し、さらに成膜ユニットをプラズマ重合ユニットとして動作させることにより重合膜を成膜することができる。
【００１５】
これにより、金属膜及び重合膜からなる多層膜を基材に成膜するにあたり、成膜処理モジュールを一基設ければよく、成膜処理モジュールを複数設けなくともよい。
【００１６】
そして、この発明のロボット式真空成膜装置によると、一方側及び他方側からなる真空容器を一旦形成すると、この真空容器内で多層膜を成膜することができる。これにより、一旦形成した真空容器を分離することなく多層膜を成膜することができ、ロボットの作業負担を軽減することができる。
【００１７】
また、本発明は、把持する機能を備えるハンドが先端に設けられた搬送アームの前記先端の近傍の前記ハンドに対する基端側にあたる位置に真空容器の一方側が取り付けられたロボットと、膜の原料物質を供給するための成膜ユニットが設けられ、かつ成膜を行う際に所定の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の他方側とを用いて行う真空成膜方法であって、
成膜される基材を前記ロボットのハンドによって把持する工程と、
前記ロボットのアームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を前記真空容器の他方側に当接させて前記一方側及び他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉する工程と、
前記真空容器の内部の空間を前記排気手段により所定の真空雰囲気とするとともに前記成膜ユニットを動作させて前記真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に成膜する工程と、を備えることを特徴としている（請求項４）。
【００１８】
本発明の真空成膜方法によると、ロボットのハンドによって把持した基材及びロボットの搬送アームに取り付けられた真空容器の一方側を真空容器の他方側に搬送すると、一方側と他方側からなる真空容器が形成される。そして、真空容器内で成膜ユニットを動作させることにより、ロボットのハンドに把持された基材に成膜することができる。
【００１９】
これにより、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程へ基材が送られて来ると、この基材を速やかに成膜処理することができ、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程へ速やかに移行することができる。これにより、膜が形成された製品の製造効率を向上させることができ、また膜が形成された製品の膜質を向上させることもできる。
【００２０】
そして、前記真空成膜方法において、前記真空容器の他方側に設けられる成膜ユニットが交流電力が供給される電極とオン、オフ制御される電磁石とが設けられるものである場合に、
前記基材に成膜する工程において、前記電磁石をオンして磁界を発生させつつ前記成膜ユニットを構成する電極に交流電力を供給することにより、前記基材にスパッタリングによる金属膜を形成し、
前記金属膜が形成された基材に、前記電磁石をオフして電極に交流電力を供給することによりプラズマ放電を発生させプラズマ重合による重合膜を形成することができる（請求項５）。
【００２１】
この発明によると、成膜ユニットがスパッタリングユニット及びプラズマ重合ユニットの双方として機能する。これにより、一方側及び他方側からなる真空容器を形成し、成膜ユニットをスパッタリングユニットとして動作させることにより金属膜を成膜し、さらに成膜ユニットをプラズマ重合ユニットとして動作させることにより重合膜を成膜することができる。
【００２２】
これにより、一方側及び他方側からなる真空容器を形成すると、この真空容器内で金属膜及び重合膜からなる多層膜を成膜することができる。これにより、一旦形成した真空容器を分離することなく多層膜を成膜できるので、多層膜を成膜するための工程を簡潔にすることができる。
【００２３】
また、本発明は、把持する機能を備えるハンドが先端に設けられた搬送アームの前記先端の近傍の前記ハンドに対する基端側にあたる位置に真空容器の一方側が取り付けられたロボットと、
スパッタリングにより金属膜を成膜するための第一の成膜ユニットが設けられるとともに成膜を行う際に所定の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の第一の他方側と、
プラズマ重合により重合膜を成膜するための第二の成膜ユニットが設けられるとともに成膜を行う際に所定の真空雰囲気とするための排気手段が連結された真空容器の第二の他方側とを用いて行う真空成膜方法であって、
前記ロボットの搬送アームを駆動することにより前記真空容器の一方側及び基材を搬送して前記真空容器の一方側を真空容器の第一の他方側に当接させて前記一方側及び第一の他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉する工程と、
前記一方側及び第一の他方側からなる真空容器の内部の空間を排気手段により所定の真空雰囲気とするとともに前記第一の成膜ユニットを動作させて一方側及び第一の他方側からなる真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を形成した後に、さらに前記ロボットの搬送アームを駆動して前記真空容器の一方側及び前記金属膜が形成された基材を搬送し、前記真空容器の一方側を前記真空容器の第二の他方側に当接させて前記一方側及び第二の他方側からなる真空容器の内部の空間を外部の空間より密閉する工程と、
前記一方側及び第二の他方側からなる真空容器の内部の空間を排気手段により所定の真空雰囲気とするとともに前記第二の成膜ユニットを動作させて一方側及び第二の他方側からなる真空容器の内側の空間において前記ロボットのハンドに把持された基材に重合膜を形成する工程と、を備えることを特徴としている（請求項６）。
【００２４】
この発明の真空成膜方法によると、ロボットのハンドに把持された基材及び真空容器の一方側を真空容器の第一の他方側に搬送して真空容器を形成し、この真空容器内で第一の成膜ユニットを動作させることにより基材に金属膜を成膜することができる。
【００２５】
そして、金属膜が成膜された基材及び真空容器の一方側をさらに真空容器の第二の他方側に搬送して真空容器を形成し、この真空容器内で第二の成膜ユニットを動作させることにより基材にプラズマ重合による重合膜を成膜することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１乃至図８に基づいて説明する。まず、本発明の第一の実施形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。図１、図２は本発明の第一の実施形態にかかるロボット式真空成膜装置３０の構成の概略を示す図である。図１は、ロボット式真空成膜装置３０を側方から眺めた状態を表す図である。図２は、ロボット式真空成膜装置３０を上方から眺めた状態を表す図である。
【００２７】
本発明の一実施形態である真空成膜方法は、以下に説明する真空成膜装置３０を用いて実施することができる。
【００２８】
ロボット式真空成膜装置３０は、図１、２に示されるように、ロボット式基材保持モジュール１０と第一の成膜処理モジュール１５と第二の成膜処理モジュール２５を備えている。
【００２９】
ロボット式基材保持モジュール１０は、ロボット６と真空容器の一方側７を備えている。ロボット６は、基台１と縦支柱２と搬送アーム３とハンド５を備えている。
【００３０】
縦支柱２は、基台１の上に設置されている。搬送アーム３は、基端が縦支柱２の上端に連結されており、縦支柱２の上端から先端に向かって水平に配設されている。搬送アーム３は、基端側アーム３ａと先端側アーム３ｂを備えている。先端側アーム３ｂは、基端側アーム３ａの先端に連結されており、基端側アーム３ａに対して中心Ｃ２の回りに回転駆動されるようにされている。
【００３１】
ハンド５は、搬送アーム３の先端に設けられている。ハンド５は、成膜の対象である基材Ｓを把持する。また、搬送アーム３の先端の近傍であり、ハンド５が設けられる位置より基端側にあたる位置に真空容器の一方側７が設けられている。
【００３２】
以上に説明したロボット６について、縦支柱２は、ロボット６を設置するための基台１に対して前後方向に駆動される。また、搬送アーム３は、縦支柱２の長手方向に沿った中心軸Ｃ１を中心として回転駆動される。
【００３３】
そして、ロボット６は、縦支柱２を駆動し、また搬送アーム３を回転駆動することにより、基材Ｓ及び真空容器の一方側７を各作業ステーションへ搬送し、後に説明する第一の成膜処理モジュール１５や第二の成膜処理モジュール２５へ搬送する。
【００３４】
次に、第一の成膜処理モジュール１５について説明する。第一の成膜処理モジュール１５は、第一の成膜ユニット１１と真空ポンプ１２と真空容器の第一の他方側１３を備えている。
【００３５】
第一の成膜ユニット１１として、スパッタリングの成膜方式に基づき金属膜を成膜するためのスパッタリングユニットが設けられている。このスパッタリングユニットは、真空容器の第一の他方側１３の内側に配置される電極とこの電極に対する背面側に設けられる電磁石とによって構成される。
【００３６】
このスパッタリングユニットは、図示されない電力供給手段より交流電力を供給されるようにされている。そして、スパッタリングユニットは、成膜プロセスを実行する場合に、前記電磁石による磁界を作用させつつ電極が交流電力を供給されることにより、電極を構成する物質を膜の原料として供給する。このスパッタリング用の電極としてアルミ（Ａｌ）により構成される電極を用いると、アルミからなる金属膜が形成される。
【００３７】
真空ポンプ１２は、成膜処理を行う際に真空容器内を排気するための排気手段である。真空ポンプ１２は、排気用の配管を介して真空容器の第一の他方側１３に連結されている。この真空ポンプ１２として、真空容器内を成膜プロセスを実行するための所要の真空雰囲気とできる排気能力を備えるものが設けられる。
【００３８】
真空容器の第一の他方側１３は、前記真空容器の一方側７に当接させ得るように形成されており、また真空容器の一方側７に当接させることによって形成される真空容器の内部が外部より密閉されるように形成されている。
【００３９】
また、真空容器の第一の他方側１３は、図示されないガス供給配管を介して図示されないガス供給手段と接続されている。このガス供給手段は、スパッタリングによる成膜処理を行う際にプロセスガスを供給する。このプロセスガスとして、不活性ガスを供給することができる。不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを供給することができる。
【００４０】
次に、第二の成膜処理モジュール２５について説明する。第二の成膜処理モジュール２５は、第二の成膜ユニット２１と真空ポンプ２２と真空容器の第二の他方側２３を備えている。
【００４１】
第二の成膜ユニット２１として、プラズマ重合の成膜方式に基づき重合膜を成膜するためのプラズマ重合ユニットが設けられている。このプラズマ重合ユニットは、真空容器の第二の他方側２３の内側に配置される電極によって構成される。
【００４２】
このプラズマ重合ユニットは、図示されない電力供給手段より交流電力を供給されるようにされている。そして、プラズマ重合ユニットは、成膜プロセスを実行する場合に、電極に交流電力が供給されるとプラズマ放電を発生させる。
【００４３】
真空ポンプ２２は、成膜処理を行う際に真空容器内を排気するための排気手段である。真空ポンプ２２は、排気用の配管を介して真空容器の第二の他方側２３に連結されている。この真空ポンプ２２として、真空容器内を成膜プロセスを実行するための所要の真空雰囲気とできる排気能力を備えるものが設けられる。
【００４４】
真空容器の第二の他方側２３は、真空容器の一方側７に当接させ得るように形成されており、また真空容器の一方側７に当接させることによって形成される真空容器の内部が外部より密閉されるように形成されている。
【００４５】
また、真空容器の第二の他方側２３は、図示されないガス供給配管を介して図示されないガス供給手段と接続されている。このガス供給手段は、プラズマ重合による成膜処理を行う際にプロセスガスを供給する。
【００４６】
このプロセスガスとして、重合膜を形成するための膜の原料となる原料ガスが供給される。また、プロセスガスとして不活性ガスを供給することができる。不活性ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを供給することができる。
【００４７】
なお、以上のロボット式真空成膜装置３０は特に図示されないコントローラを備えており、このコントローラにより成膜装置３０の動作が制御される。即ち、コンロトーラによって前記ロボット６や第一の成膜処理モジュール１５、第二の成膜処理モジュール２５が制御される。
【００４８】
これにより、コントローラによる制御によって、ロボット６により基材Ｓ及び真空容器の一方側７が第一の成膜処理モジュール１５に搬送されると、成膜ユニット１１や真空ポンプ１２が制御され、スパッタリングによる成膜プロセスが実行される。
【００４９】
また、コントローラによる制御によって、ロボット６により基材Ｓ及び真空容器の一方側７が第二の成膜処理モジュール２５に搬送されると、成膜ユニット２１や真空ポンプ２２が制御され、プラズマ重合による成膜プロセスが実行される。
【００５０】
以上の第一の成膜ユニット１１、第二の成膜ユニット２１について、一対の電極を設け、この二つの電極に交流電力を供給して動作させる構成とすることができる。図３は、成膜ユニットを一対の電極によって構成する場合の電極Ｅ１及びＥ２と交流電源Ｐとの接続を示す図である。
【００５１】
電極Ｅ１は交流電源Ｐの一方の出力端子に接続され、電極Ｅ２は交流電源Ｐの他方の出力端子に接続されている。また、交流電源Ｐと電極Ｅ１及びＥ２とを接続するにあたり、真空容器ＶＣの構造部材を接地電位とする。
【００５２】
交流電源Ｐと電極Ｅ１及びＥ２とを図３に示されるように接続し、電源Ｐより電力を供給すると、電極Ｅ１及びＥ２のいずれか一方をアノード（陽極）として機能させ、他方をカソード（陰極）として機能させることができる。
【００５３】
これにより、スパッタリング及びプラズマ重合のいずれの成膜プロセスを実行する場合についても、単位時間あたりにおける膜の原料物質の供給量を高め、成膜レートを向上させることができる。
【００５４】
なお、図３に示される一対の電極Ｅ１、Ｅ２を設けてスパッタリングユニットを構成する場合については、図３に図示されない電磁石が電極Ｅ１及びＥ２に対する背面側に設けられる。
【００５５】
また、図３に示される一対の電極Ｅ１、Ｅ２を設けてスパッタリングユニットを構成する場合には、交流電源Ｐより出力される電力の周波数を、１ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下とするのが好ましい。これにより、スパッタリングによる成膜レートをより向上させることができるからである。
【００５６】
また、図３に示される一対の電極Ｅ１、Ｅ２を設けてプラズマ重合ユニットを構成する場合には、交流電源Ｐより出力される電力の周波数を、１ＫＨｚ以上１００ＫＨｚ以下とするのが好ましい。これにより、プラズマ重合による成膜レートをより向上させることができるからである。
【００５７】
以下に、ロボット式真空成膜装置３０を動作させる例について説明する。図示されない基材の製造工程により基材Ｓが製造される。この製造工程により基材Ｓが製造され、成膜装置３０が設置される作業エリアに送られてくると、基材Ｓは直ちにロボット６のハンド５によって把持される。
【００５８】
そして、ロボット６は、この基材Ｓを、図示されない前処理を行うための作業ステーションへ搬送する。そして、この前処理用の作業ステーションにおいて、基材Ｓに対する前処理が行われる。
【００５９】
前処理として、例えば、基材Ｓを製造する工程で付着した離型剤を基材Ｓより除去する処理が行われる。この離型剤を除去する処理として、低温のドライアイスの粒子を照射するドライアイスブラストを行うことができる。
【００６０】
次に、ロボット６は、ハンド５に保持した基材Ｓを第一の成膜処理モジュール１５が設置される作業ステーションまで搬送する。即ち、ロボット６は、搬送アーム３を、真空容器の一方側７及び基材Ｓが第一の成膜処理モジュール１５に対面する位置まで回転させる。そして、ロボット６は、縦支柱２を搬送アーム３とともに前方に移動させ、真空容器の一方側７を真空容器の第一の他方側１３に当接させる。
【００６１】
これにより、一方側７及び他方側１３からなる真空容器が形成され、その内部の空間が外部より密閉された状態となる。そして、真空容器内では、基材Ｓは、第一の成膜ユニット１１に対向するように、ロボット６のハンド５によって把持されている。
【００６２】
次に、真空ポンプ１２と図示されないガス供給手段を動作させる。ガス供給手段によりアルゴンガスを供給しつつ真空ポンプ１２によって真空容器内を排気する。これにより、真空容器内は、スパッタリングによる成膜処理を行うための所要の真空雰囲気とされる。そして、第一の成膜ユニット１１を動作させ、基材Ｓにスパッタリングによる金属膜を形成する。基材Ｓへの金属膜の成膜を終了すると、真空容器内の圧力を回復させる。
【００６３】
次に、ロボット６が真空容器の一方側７及び基材Ｓを後方へ移動させる。これにより、真空容器の一方側７と他方側１３とが分離される。そして、ロボット６は、搬送アーム３を中心Ｃ１の回りに回転させ、真空容器の一方側７及び基材Ｓを第二の成膜処理モジュール２５に対面させる。
【００６４】
そして、ロボット６は、真空容器の一方側７及び基材Ｓを前方に移動させ、真空容器の一方側７を真空容器の第二の他方側２３に当接させる。これにより、一方側７及び他方側２３からなる真空容器が形成され、その内部の空間が外部より密閉された状態となる。そして、真空容器内では、基材Ｓは、第二の成膜ユニット２１に対向するように、ロボット６のハンド５によって把持されている。
【００６５】
次に、真空ポンプ２２と図示されないガス供給手段を動作させる。ガス供給手段によりプロセスガスを供給しつつ真空ポンプ２２によって真空容器内を排気する。これにより、真空容器内は、プラズマ重合による成膜処理を行うための所要の真空雰囲気とされる。
【００６６】
そして、第二の成膜ユニット２１を動作させ、基材Ｓにプラズマ重合による重合膜を形成する。この重合膜を成膜する工程において、プロセスガスとしてアルゴンガス及び原料ガスが供給されるが、成膜工程の各段階に応じてアルゴンガス及び原料ガスが適宜に供給される。
【００６７】
なお、この成膜工程により、後に説明するリフレクタを製造する場合には、原料ガスとして、可視光に対して透明な重合膜を形成できる原料を含むものが用いられる。
【００６８】
次に、基材Ｓへの重合膜の成膜を終了すると、真空容器内の圧力を回復させる。そして、ロボット６が真空容器の一方側７及び基材Ｓを後方へ移動させると、真空容器の一方側７と他方側２３とが分離される。そして、以上の工程により成膜された基材Ｓが、ロボット６のハンド５から取り外される。
【００６９】
以上に説明した成膜装置３０によると、基材Ｓに金属膜及び重合膜からなる多層膜を形成することができる。この金属膜及び重合膜が成膜された基材Ｓは、自動車のランプのリフレクタとして用いることができる。そして、成膜された基材Ｓがリフレクタとして用いられる場合、金属膜は光を反射するように機能し、重合膜は内側の金属膜を保護するように機能する。
【００７０】
次に、本発明の第二の実施形態について、図４乃至図８に基づいて説明する。図４は本発明の第二の実施形態にかかるロボット式真空成膜装置７０の構成の概略を示す図である。本発明の一実施形態である真空成膜方法は、以下に説明する成膜装置７０により実施することができる。
【００７１】
ロボット式真空成膜装置７０は、ロボット式基材保持モジュール５０と成膜処理モジュール６０を備えている。ロボット式基材保持モジュール５０は、搬送アーム５３を備えるロボットと真空容器の一方側５１を備えている。
【００７２】
搬送アーム５３の先端には図示されないハンドが設けられており、このハンドによって成膜される基材Ｓが把持される。そして、搬送アーム５３の先端の近傍であり、先端のハンドが設けられる位置より基端側にあたる位置に真空容器の一方側５１が設けられている。
【００７３】
なお、図４には、ロボットの搬送アーム５３のみ図示され他の部材は図示されていないが、このロボット式基材保持モジュール５０についても、前記第一の実施形態と同様に、ロボットによって搬送アーム５３が駆動され、また基材Ｓ及び真空容器の一方側５１が搬送されるようにされている。
【００７４】
また、真空容器の一方側５１の内側の先端の近傍には、一対のシャッタ５２が設けられている。このシャッタ５２は、真空容器の一方側５１の開口部分を開閉できるように設けられている。
【００７５】
次に、成膜処理モジュール６０について説明する。成膜処理モジュール６０は、成膜ユニット６５と真空容器の他方側６１を備えている。成膜ユニット６５は、真空容器の他方側６１の内側に配置される電極とこの電極に対する背面側に設けられる電磁石とによって構成される。
【００７６】
成膜ユニット６５に設けられる電極は、図示されない電力供給手段により交流電力を供給される。また、前記電磁石は、オン、オフ制御されるようにされている。そして、電磁石がオンされると磁界が発生し、電磁石がオフされると磁界の発生が停止する。
【００７７】
この成膜ユニット６５は、前記電磁石のオン、オフに応じてスパッタリングユニット又はプラズマ重合ユニットとして機能する。即ち、成膜ユニット６５は、成膜プロセスが実行される場合に、前記電磁石がオンされた状態で電極に交流電力が供給されると、電極を構成する物質をスパッタリングにより膜の原料として供給し、スパッタリングユニットとして機能する。
【００７８】
一方、成膜ユニット６５は、成膜プロセスが実行される場合に、電磁石がオフされた状態で電極に交流電力が供給されると、真空容器内にプラズマ放電を発生させ、プラズマ重合による成膜を行うためのプラズマ重合ユニットとして機能する。
【００７９】
また、成膜ユニット６５は、真空容器内における基材Ｓが配置される方向である前方に向かって移動させ得るとともに、後方に移動させ得るように設けられている。成膜処理モジュール６０には、成膜ユニット６５を移動させるための特に図示されない駆動機構が設けられている。
【００８０】
また、真空容器の他方側６１の内側には、一対の防着板６２、６２が設けられている。一対の防着板６２、６２は、成膜ユニット６５に対する横方向に配設されており、成膜ユニット６５の側方を囲うように配設されている。
【００８１】
この防着板６２、６２は、成膜ユニット６５を動作させることによって真空容器内に拡散した膜の原料物質が、真空容器の内面やゲートバルブ６３に付着することを防止するために設けられている。
【００８２】
また、防着板６２、６２は、真空容器内における基材Ｓが配置される方向である前方に向かって移動させ得るとともに、後方に移動させ得るように設けられている。成膜処理モジュール６０には、防着板６２、６２を移動させるための特に図示されない駆動機構が設けられている。
【００８３】
また、真空容器の他方側６１には、ゲートバルブ６３が設けられている。ゲートバルブ６３は、真空容器の他方側６１の開口部分に設けられており、真空容器の他方側６１の開口部分を自在に開閉できるように設けられている。ゲートバルブ６３を閉じると真空容器の他方側６１の内側の空間が閉じられ、ゲートバルブ６３を開くと真空容器の他方側６１の内側が開放される。
【００８４】
また、真空容器の他方側６１には、排気用配管を介して真空ポンプが連結されている。この真空ポンプとして、真空容器内を成膜プロセスを実行するための所要の真空雰囲気とできる排気能力を備えるものが設けられる。
【００８５】
また、真空容器の他方側６１は、図示されないガス供給配管を介して図示されないガス供給手段と接続されている。このガス供給手段は、成膜を行う際に所要のプロセスガスを供給する。このプロセスガスとして、不活性ガスや原料ガスが供給される。
【００８６】
スパッタリングにより金属膜を成膜する場合には、プロセスガスとして不活性ガスが供給される。また、プラズマ重合により重合膜を成膜する場合には、プロセスガスとして不活性ガス及び原料ガスが供給される。不活性ガスとして、アルゴンガスを供給することができる。また、原料ガスは重合膜を形成するための膜の原料を含むガスである。
【００８７】
なお、以上のロボット式真空成膜装置７０は特に図示されないコントローラを備えており、このコントローラによりロボット式真空成膜装置７０の動作が制御される。
【００８８】
即ち、このコンロトーラによりロボットや成膜処理モジュール６０が制御される。これにより、ロボットにより基材Ｓ及び真空容器の一方側５１が成膜処理モジュール６０に搬送されると、成膜ユニット６５や真空ポンプ及びガス供給手段が制御され、スパッタリングやプラズマ重合による成膜プロセスが実行される。
【００８９】
また、以上の成膜ユニット６５について、一対の電極を設け、この二つの電極に交流電力を供給して動作させる構成とすることができる。成膜ユニット６５を二つの電極を設けて構成し、この二つの電極に交流電力を供給して動作させる方法は、成膜装置３０について図３に基づき説明した方法と同様である。
【００９０】
以下に、ロボット式真空成膜装置７０を動作させる例について、図４乃至８に基づいて説明する。図示されない基材の製造工程により基材Ｓが製造される。この製造工程により基材Ｓが製造され、成膜装置７０が設置される作業エリアに送られてくると、基材Ｓは、直ちにロボット式基材保持モジュール５０に備わるロボットのハンドにより把持される。
【００９１】
そして、ロボットは、把持した基材Ｓを、図示されない前処理を行うための作業ステーションへ搬送する。そして、この前処理用の作業ステーションにおいて、基材Ｓに対する洗浄等の前処理が行われる。
【００９２】
一方、成膜処理モジュール６０では、ゲートバルブ６３を閉じるとともに真空ポンプ及びガス供給手段を動作させることによって、真空容器の他方側６１の内側の空間が所要の真空雰囲気とされている。
【００９３】
次に、ロボットは、基材Ｓ及び真空容器の一方側５１を成膜処理モジュール６０が設置される作業ステーションまで搬送する。そして、ロボットは、図５に示されるように、真空容器の一方側５１及び基材Ｓを成膜処理モジュール６０に向かって移動させ、真空容器の一方側５１を真空容器の他方側６１に当接させる。
【００９４】
これにより、一方側５１及び他方側６１からなる真空容器が形成される。次に、図６に示されるように、ゲートバルブ６３を開くことにより、真空容器の一方側５１の内側の空間と他方側６１の内側の空間とが連通する。
【００９５】
そして、一方側５１と他方側６１とにより形成された真空容器の内部の空間は、成膜処理モジュール６０に設けられる真空ポンプ及びガス供給手段により所要の真空雰囲気とされる。
【００９６】
次に、図７に示されるようにシャッタ５２を閉じ、基材Ｓを成膜ユニット６５に対して遮蔽する。そして、成膜ユニット６５を動作させてプレスパッタ処理を行う。
【００９７】
このプレスパッタ処理は、成膜ユニット６５の電磁石をオフさせた状態で、成膜ユニット６５の電極に電力を供給することにより、真空容器内にプラズマ放電を発生させる。このプラズマ放電を発生させることによって、成膜ユニット６５の電極の表面が洗浄される。
【００９８】
このプレスパッタ処理を行うと、例えば、この成膜プロセスを実行する以前に行った成膜処理により成膜ユニット６５の電極に付着した重合膜を除去することができる。これにより、後の成膜処理を、成膜レートを低下させることなく行うことができる。
【００９９】
次に、図８に示されるようにシャッタ５２を開き、成膜ユニット６５を動作させて基材Ｓに金属膜を成膜する。金属膜を成膜する場合には、成膜ユニット６５を、電磁石をオンしてスパッタリングユニットとして動作させる。
【０１００】
次に、金属膜の成膜を終了すると、金属膜が成膜された基材Ｓに重合膜を成膜する。重合膜を成膜する場合には、成膜ユニット６５を、電磁石をオフしてプラズマ重合ユニットとして動作させる。
【０１０１】
また、重合膜を成膜する場合には、真空容器内に、重合膜の原料を含む原料ガスを供給する。また、この成膜工程により、リフレクタを製造する場合には、原料ガスとして、可視光に対して透明な重合膜を形成できる原料を含むものが用いられる。
【０１０２】
次に、基材Ｓへの重合膜の成膜を終了すると、真空容器内の圧力を回復させる。そして、図示されない工程により、ロボットが真空容器の一方側５１及び基材Ｓを後方へ移動させると、真空容器の一方側５１と他方側６１とが分離される。そして、以上の工程により成膜された基材Ｓが、ロボットのハンドから取り外される。
【０１０３】
以上に説明した成膜装置７０によると、基材Ｓに金属膜及び重合膜からなる多層膜を形成することができる。この金属膜及び重合膜が成膜された基材Ｓは、自動車のランプのリフレクタとして用いることができる。そして、成膜された基材Ｓがリフレクタとして用いられる場合、金属膜は光を反射するように機能し、重合膜は内側の金属膜を保護するように機能する。
【０１０４】
以上に説明したロボット式真空成膜装置７０によると、成膜処理モジュール６０を一基設け、一つの成膜ユニット６５をスパッタリングユニット又はプラズマ重合ユニットとして機能させることにより、基材Ｓに金属膜及び保護膜からなる多層膜を成膜することができる。これにより、この成膜装置７０によると、多層膜を成膜するための成膜装置の全体をよりコンパクトにすることができる。
【０１０５】
そして、この成膜装置７０によると、ロボット式基材保持モジュール５０により真空容器の一方側５１を真空容器の他方側６１に当接させて一旦真空容器を形成すると、スパッタリングとプラズマ重合とを行い多層膜を成膜することができる。
【０１０６】
これにより、多層膜を成膜するにあたり、一旦形成した真空容器を再度分離しなくともよいので、ロボットの作業を軽減することができる。また、多層膜を成膜するための工程を簡潔にすることができる。
【０１０７】
なお、以上に説明したロボット式成膜装置３０及び７０について、少なくとも真空容器の一方側７、５１については軽量の金属材により形成するのが好ましい。これにより、真空容器の一方側を搬送するロボットの動力的な負担を軽減できるからである。この真空容器の一方側を形成するための軽量の金属材として、アルミ（Ａｌ）を挙げることができる。
【０１０８】
また、以上に説明した成膜装置３０、７０について、真空ポンプとしてロータリーポンプ又はディフュージョンポンプを用いるのがより好ましく、真空容器をこれらのポンプにより１分程度で所要の真空雰囲気とできる大きさに形成するのがより好ましい。これにより、ロボット式真空成膜装置をよりコンパクトにできるからである。
【０１０９】
また、以上の説明では、ロボット式真空成膜装置により金属膜と重合膜からなる多層膜を形成する例を挙げた。本発明を実施するにあたり、一種類の材質からなる単層膜を形成することもできる。
【０１１０】
また、以上の説明では、基材に膜の原料物質を供給するための成膜ユニットとして、スパッタリングによる成膜処理を行うためのスパッタリングユニット及びプラズマ重合による成膜処理を行うためのプラズマ重合ユニットを用いる例を挙げた。
【０１１１】
本発明を実施するにあたり、その他の成膜方式に基づいて成膜処理を行う成膜ユニットを設けることもできる。例えば、他の成膜ユニットとして、いわゆるアークイオンプレーティングに基づき成膜処理を行うためのアーク蒸発源や、真空蒸着方式に基づき成膜を行うための蒸発源を設けることもできる。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、薄膜を応用した製品を製造するにあたり、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程への移行を速やかにし、前記製品の製造効率を向上させることができる。また、基材を製造する工程から基材を成膜処理する工程への移行を速やかにすることにより、膜質の低下を防ぎ製品の品質を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態であるロボット式真空成膜装置を側方から眺めた図である。
【図２】本発明の第一の実施形態であるロボット式真空成膜装置を上方から眺めた図である。
【図３】成膜ユニットを構成する電極と電源との接続を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施形態であるロボット式真空成膜装置の構成の概略を示す図である。
【図５】図４に示されるロボット式真空成膜装置について、ロボット式基材保持モジュールを成膜処理モジュールに搬送した状態を示す図である。
【図６】図４に示されるロボット式真空成膜装置について、真空容器を形成してゲートバルブを開いた状態を示す図である。
【図７】成膜ユニットのプレスパッタ処理を行う様子を示す図である。
【図８】成膜ユニットを動作させて基材に成膜を行う様子を示す図である。
【符号の説明】
１    基台
２    縦支柱
３    搬送アーム
５    ハンド
６    ロボット
７    真空容器の一方側
１０    ロボット式基材保持モジュール
１１    第一の成膜ユニット
１２    ポンプ
１３    真空容器の第一の他方側
１５    第一の成膜処理モジュール
２１    第二の成膜ユニット
２２    ポンプ
２３    真空容器の第二の他方側
２５    第二の成膜処理モジュール
３０    ロボット式真空成膜装置（第一の実施形態）
５０    ロボット式基材保持モジュール
５１    真空容器の一方側
５２    （プレスパッタ用）シャッタ
６０    成膜処理モジュール
６１    真空容器の他方側
６２、６２    防着板
６３    ゲートバルブ
６５    成膜ユニット
７０    ロボット式真空成膜装置（第二の実施形態）
【図１】
2005008919.tif 000003
【図２】
2005008919.tif 000004
【図３】
2005008919.tif 000005
【図４】
2005008919.tif 000006
【図５】
2005008919.tif 000007
【図６】
2005008919.tif 000008
【図７】
2005008919.tif 000009
【図８】
2005008919.tif 000010