JP2017066434A - Film forming apparatus and laminate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材の表面に膜を成膜する成膜装置およびこの成膜により得られる積層体に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on the surface of a substrate and a laminate obtained by the film formation.
基材の表面に膜を成膜する際の成膜条件を調整することにより、得られる膜の色を調整する技術が知られている。この種の技術として、例えば、特許文献1には、高分子色素の膜に特定の屈折率と厚さを有する透明膜を重ね合わせることで、一方側(透明膜側)から視た場合の色調が変化してみえる積層体を得る技術が開示されている。
There is known a technique for adjusting the color of a film to be obtained by adjusting film forming conditions for forming a film on the surface of a substrate. As this type of technology, for example,
上記一方側から視てある色の積層体を成膜したい場合に、過去に同一色の成膜処理を実行したデータがあれば、そのデータを参照して過去の処理と同一の成膜条件で成膜処理を実行することで、目的の色の積層体が得られる。 When it is desired to form a layered product of the color seen from one side, if there is data that has been subjected to the same color film forming process in the past, the data is referred to and the same film forming conditions as in the past process are used. By executing the film forming process, a laminate of a target color can be obtained.
他方、上記一方側から視てある色の膜を成膜したい場合に、過去に同一色の成膜処理を実行したデータがなければ、成膜装置の操作者の勘や経験則によって成膜条件の調整が行われることが一般的である。 On the other hand, when it is desired to form a film of a color as viewed from the one side, if there is no data for performing the same color film formation process in the past, the film formation conditions are determined by the operator's intuition and empirical rules. Generally, the adjustment is performed.
しかしながら、この態様においては、操作者ごとの誤差の影響が避けられず、高精度で安定的に所望の色の積層体を得ることは困難であった。 However, in this aspect, the influence of the error for each operator is unavoidable, and it is difficult to stably obtain a desired color laminate with high accuracy.
そこで、本発明は、成膜処理により、高精度で安定的に所望の色の積層体を得る技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for stably obtaining a laminated body having a desired color with high accuracy by a film forming process.
本発明の第1の態様にかかる成膜装置は、基材の表面の一方側に少なくとも1層の膜を成膜して積層体を得る成膜装置であって、その内部に処理空間を有する処理チャンバーと、前記処理チャンバー内で前記基材を保持する基材保持部と、前記処理空間にガスを供給するガス供給部と、前記処理チャンバー内の気体を排出する排気部と、前記基材保持部に保持された前記基材の前記表面に成膜処理を実行する成膜処理部と、前記一方側から前記積層体を視た際の色情報が入力される入力部と、複数の色に関して、色情報と前記一方側から視てその色となる前記積層体を得るための成膜条件とを対応付けた対応データが格納された記憶部と、前記入力部から入力された前記色情報を基に前記対応データを参照して前記成膜条件を確定する確定部と、を備え、前記積層体は、前記一方側から視て順に透明層と金属製の不透明層とを有し、前記成膜条件には、色調整の要素として少なくとも前記透明層の膜厚が含まれることを特徴とする。 The film forming apparatus according to the first aspect of the present invention is a film forming apparatus for obtaining a laminate by forming at least one film on one side of the surface of a substrate, and has a processing space therein. A processing chamber, a base material holding portion for holding the base material in the processing chamber, a gas supply portion for supplying gas to the processing space, an exhaust portion for discharging the gas in the processing chamber, and the base material A film formation processing unit that performs film formation processing on the surface of the base material held by the holding unit, an input unit that receives color information when the laminate is viewed from the one side, and a plurality of colors The color information and the color information input from the input unit, the storage unit storing correspondence data in which the film formation condition for obtaining the laminate having the color viewed from the one side is obtained, and the color information input from the input unit Determining unit for determining the film forming condition with reference to the corresponding data based on The laminate has a transparent layer and a metal opaque layer in order as viewed from the one side, and the film forming conditions include at least the film thickness of the transparent layer as an element of color adjustment. It is characterized by that.
本発明の第2の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様にかかる成膜装置であって、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記一方側の表面で前記照射光が反射して得られる第1反射光と、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記透明層を通過して前記透明層と前記金属製の不透明層との界面で反射して得られる第2反射光と、が干渉する作用により前記色調整が実現され、この干渉作用が前記透明層の膜厚に応じて変化することを特徴とする。 The film forming apparatus according to the second aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the first aspect of the present invention, and is configured to apply the irradiation light to the stacked body from the one side. A first reflected light obtained by reflecting the irradiation light on the surface on one side, and the transparent layer passing through the transparent layer of the laminate when the irradiation light is applied to the laminate from the one side; The color adjustment is realized by the action of interference with the second reflected light obtained by reflection at the interface with the metal opaque layer, and the interference action changes according to the film thickness of the transparent layer. Features.
本発明の第3の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様または第2の態様にかかる成膜装置であって、前記入力部から入力された前記色情報が前記対応データの対応可能範囲に含まれるか否かを判定する判定部と、前記色情報が前記対応可能範囲に含まれない場合に、その旨を装置の操作者に報知する報知部と、をさらに備えることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a third aspect of the present invention is the film forming apparatus according to the first aspect or the second aspect of the present invention, wherein the color information input from the input unit is the corresponding data. A determination unit that determines whether or not the image is included in a compatible range; and a notification unit that notifies an operator of the apparatus when the color information is not included in the compatible range. Features.
本発明の第4の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様ないし第3の態様のいずれかにかかる成膜装置であって、前記対応データは、前記積層体を構成する各層の各光学定数および前記透明層の膜厚と、前記一方側から視た前記積層体の色情報と、を理論的な計算により対応付けたデータであることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to third aspects of the present invention, wherein the correspondence data includes each layer constituting the laminate. Each optical constant and the film thickness of the transparent layer and the color information of the laminate viewed from the one side are data associated with each other by theoretical calculation.
本発明の第5の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様ないし第4の態様のいずれかにかかる成膜装置であって、前記積層体は、建物のインテリアまたはエクステリアの装飾材料として用いられることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to fourth aspects of the present invention, wherein the laminate is a decoration of a building interior or an exterior. It is used as a material.
本発明の第6の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様ないし第5の態様のいずれかにかかる成膜装置であって、前記透明層は窒化シリコン層であることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is a silicon nitride layer. And
本発明の第7の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様ないし第5の態様のいずれかにかかる成膜装置であって、前記透明層は酸化チタン層であることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is a titanium oxide layer. And
本発明の第8の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様ないし第5の態様のいずれかにかかる成膜装置であって、前記透明層は酸化アルミニウム層であることを特徴とする。 A film forming apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is an aluminum oxide layer. And
本発明の第9の態様にかかる成膜装置は、本発明の第1の態様ないし第5の態様のいずれかにかかる成膜装置であって、前記透明層は窒化チタン層であることを特徴とする。 A film forming apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the film forming apparatus according to any one of the first to fifth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is a titanium nitride layer. And
本発明の第10の態様にかかる積層体は、基材の表面の一方側に少なくとも1層の膜を成膜して得られる積層体であって、前記一方側から視て順に、透明層と、金属製の不透明層と、を有し、前記一方側から前記積層体を視た際の色が前記透明層の膜厚に対して依存性を有することを特徴とする。 The laminate according to the tenth aspect of the present invention is a laminate obtained by forming at least one film on one side of the surface of the base material, and in order from the one side, the transparent layer and And an opaque layer made of metal, and the color when the laminate is viewed from the one side is dependent on the film thickness of the transparent layer.
本発明の第11の態様にかかる積層体は、本発明の第10の態様にかかる積層体であって、前記依存性は、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記一方側の表面で前記照射光が反射して得られる第1反射光と、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記透明層を通過して前記透明層と前記金属製の不透明層との界面で反射して得られる第2反射光と、が干渉する作用によるものであり、この干渉作用が前記透明層の膜厚に応じて変化することを特徴とする。 The laminate according to the eleventh aspect of the present invention is the laminate according to the tenth aspect of the present invention, wherein the dependency is determined by applying the irradiation light to the laminate from the one side. The first reflected light obtained by reflecting the irradiation light on the surface of the one side of the body, and passing through the transparent layer of the laminate when the irradiation light is applied to the laminate from the one side The second reflected light obtained by reflection at the interface between the transparent layer and the metal opaque layer interferes, and the interference action changes according to the film thickness of the transparent layer. Features.
本発明の第12の態様にかかる積層体は、本発明の第10の態様または第11の態様にかかる積層体であって、建物のインテリアまたはエクステリアの装飾材料として用いられることを特徴とする。 A laminated body according to a twelfth aspect of the present invention is a laminated body according to the tenth aspect or the eleventh aspect of the present invention, and is characterized in that it is used as a decorative material for an interior or exterior of a building.
本発明の第13の態様にかかる積層体は、本発明の第10の態様ないし第12の態様のいずれかにかかる積層体であって、前記透明層は窒化シリコン層であることを特徴とする。 A laminate according to a thirteenth aspect of the present invention is the laminate according to any one of the tenth to twelfth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is a silicon nitride layer. .
本発明の第14の態様にかかる積層体は、本発明の第10の態様ないし第12の態様のいずれかにかかる積層体であって、前記透明層は酸化チタン層であることを特徴とする。 A laminate according to a fourteenth aspect of the present invention is the laminate according to any one of the tenth to twelfth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is a titanium oxide layer. .
本発明の第15の態様にかかる積層体は、本発明の第10の態様ないし第12の態様のいずれかにかかる積層体であって、前記透明層は酸化アルミニウム層であることを特徴とする。 A laminate according to a fifteenth aspect of the present invention is the laminate according to any one of the tenth to twelfth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is an aluminum oxide layer. .
本発明の第16の態様にかかる積層体は、本発明の第10の態様ないし第12の態様のいずれかにかかる積層体であって、前記透明層は窒化チタン層であることを特徴とする。 A laminate according to a sixteenth aspect of the present invention is the laminate according to any one of the tenth to twelfth aspects of the present invention, wherein the transparent layer is a titanium nitride layer. .
本発明の第1の態様ないし第9の態様では、成膜装置において、確定部が入力部から入力された色情報を基に対応データを参照して成膜条件を確定する。また、成膜条件には、色調整の要素として少なくとも透明層の膜厚が含まれる。このため、本発明の第1の態様では、成膜装置の操作者の勘や経験則によって成膜条件の調整が行われる態様に比べ、高精度で安定的に所望の色の成膜処理を実行可能である。 In the first to ninth aspects of the present invention, in the film forming apparatus, the determining unit determines the film forming condition with reference to the corresponding data based on the color information input from the input unit. In addition, the film forming conditions include at least the film thickness of the transparent layer as an element for color adjustment. For this reason, in the first aspect of the present invention, film formation processing of a desired color can be performed with high accuracy and stability, compared to an aspect in which film formation conditions are adjusted based on the intuition and rule of thumb of the film formation apparatus operator. It is feasible.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、重複説明が省略される。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。また、図面においては、理解容易のため、各部の寸法や数が誇張または簡略化して図示されている場合がある。また、図面には、方向を説明するためにXYZ直交座標軸がふされる場合がある。座標軸における+Z方向は鉛直上方向であり、XY平面は水平面である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts having similar configurations and functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, the following embodiment is an example which actualized this invention, and is not an example which limits the technical scope of this invention. In the drawings, the size and number of each part may be exaggerated or simplified for easy understanding. Also, in the drawings, XYZ orthogonal coordinate axes may be given to describe directions. The + Z direction on the coordinate axis is a vertically upward direction, and the XY plane is a horizontal plane.
<1 実施形態>
<1.1 スパッタリング装置1の構成>
図1は、スパッタリング装置1の概略構成を模式的に示す断面模式図である。図2は、スパッター処理部50およびその周辺を示す断面模式図である。図3は、誘導結合アンテナ151の例を示す側面図である。また、図4は、スパッター処理部50およびその周辺を示す斜視図である。
<1 embodiment>
<1.1 Configuration of
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the
スパッタリング装置1は、搬送される基材91の上面にスパッター処理で成膜する装置である。基材91は、例えば、SUS板などにより構成される。また、基材91に対して成膜処理が行われて得られる積層体は、例えば、インテリアまたはエクステリアにおける装飾材料として用いられる。
The
スパッタリング装置1は、チャンバー100(処理チャンバー)と、基材91を搬送する搬送機構30と、搬送される基材91の上面にスパッターにより成膜処理を実行するスパッター処理部50と、スパッタリング装置1の各部を統括制御する制御部190とを備える。チャンバー100は、直方体形状の外形を呈する中空部材である。チャンバー100は、その底板および天板が水平姿勢となるように配置されている。また、X軸およびY軸の各々は、チャンバー100の側壁と平行な軸である。
The
スパッタリング装置1は、さらに、スパッター処理部50の周囲を取り囲むように配置された筒状の遮蔽部材であるチムニー60を備える。チムニー60は、スパッター処理部50にて発生するプラズマの範囲やターゲットからスパッタされたスパッタ粒子の飛散範囲を制限するシールドとしての機能と、チムニー内部の雰囲気を外部と遮断する雰囲気遮断機能と、を有する。以下では、チャンバー100の内部空間のうち、チムニー60の内側でありスパッター処理が実行される空間を処理空間Vと呼ぶ。
The
チャンバー100内には、水平な搬送経路面Lがチムニー60の下方に規定されている。搬送経路面Lの延在方向はX軸方向であり、基材91はX軸方向に沿って搬送される。
In the
また、スパッタリング装置1は、チャンバー100内を搬送される基材91を加熱する板状の加熱部40を備える。加熱部40は、例えば、搬送経路面Lの下側に配置されたシースヒータによって構成される。
In addition, the
チャンバー100のうち搬送経路面Lの−X側の端部には、基材91をチャンバー100内に搬入するためのゲート160が設けられる。他方、チャンバー100のうち搬送経路面Lの+X側の端部には、基材91をチャンバー100外に搬出するためのゲート161が設けられている。また、チャンバー100のX方向両端部には、ロードロックチャンバーや、アンロードロックチャンバーなどの他のチャンバーの開口部が気密を保った形態で接続可能に構成されている。各ゲート160、161は、開閉の切替可能に構成される。
A
また、チャンバー100には、チャンバー100内の気体を排気する排気部170が接続されている。排気部170は、例えば、それぞれ図示省略の真空ポンプと、排気配管と、排気バルブと備える。排気配管は、一端が真空ポンプに接続され、他端がチャンバー100の内部空間に連通接続される。また、排気バルブは、排気配管の経路途中に設けられる。排気バルブは、具体的には、排気配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプが作動された状態で、排気バルブが開放されると、チャンバー100内の気体が排気され、チャンバー100内が真空状態とされる。制御部190が排気部170による排気を制御することで、チャンバー100内の圧力が特定の値に調整される。
The
搬送機構30は、チャンバー100の内部で、Y方向において搬送経路面Lを挟んで対向配置された搬送ローラ31の複数の対と、これらを同期させて回転駆動する駆動部(図示省略)とを含んで構成される。搬送ローラ31は、搬送経路面Lの延在方向であるX方向に沿って複数対設けられる。なお、図1では、5対の搬送ローラ31の図示手前側(−Y側)に位置する5つのローラが描かれている。
The
キャリア90は板状のトレーなどによって構成され、基材91はキャリア90の略水平な上面に着脱可能に保持される。なお、キャリア90における基材91の保持態様は、真空吸着方式により基材91を保持する態様やチャックピン等で機構的に基材91を把持する態様など種々の態様を採用しうる。
The
基材91が配設されたキャリア90がゲート160を介してチャンバー100内に導入されると、各搬送ローラ31が該キャリア90の端縁(±Y側の端縁)付近に下方から当接する。そして、駆動部(図示省略)によって各搬送ローラ31が同期回転されることによって、キャリア90およびキャリア90に保持される基材91が搬送経路面Lに沿って搬送される。本実施形態では、各搬送ローラ31が時計回りおよび反時計回りの双方に回転可能であり、キャリア90およびキャリア90に保持される基材91が双方向(±X方向)に搬送される態様について説明する。搬送経路面Lは、スパッター処理部50(成膜処理部)に対向した被成膜箇所Pを含む。このため、搬送機構30によって搬送される基材91の上面のうち被成膜箇所Pに配される箇所に成膜処理が行われる。
When the
スパッタリング装置1は、処理空間Vに不活性ガスであるアルゴンガスなどのスパッターガスを供給するスパッターガス供給部510と、処理空間Vに窒素ガスなどの反応性ガスを供給する反応性ガス供給部520とを備える。したがって、スパッターガス供給部510および反応性ガス供給部520の一方がガスを供給した場合には処理空間V内にその一方のガスの雰囲気が形成され、双方がガスを供給した場合には処理空間V内にスパッターガスと反応性ガスとの混合雰囲気が形成される。
The
スパッターガス供給部510は、具体的には、例えば、スパッターガスの供給源であるスパッターガス供給源511と、配管512とを備える。配管512は、一端がスパッターガス供給源511と接続され、他端が処理空間Vと連通する各ノズル514に接続される。また、配管512の経路途中には、バルブ513が設けられる。バルブ513は、制御部190の制御下で処理空間Vに供給されるスパッターガスの量を調整する。バルブ513は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。
Specifically, the sputter
各ノズル514は、回転カソード5、6間に設けられた1列の誘導結合アンテナ151の±X側に設けられ、チャンバー100の天板を貫通して下側に向けて開口している。このため、スパッターガス供給源511から供給されたスパッターガスは、各ノズル514から処理空間Vに導入される。
Each
反応性ガス供給部520は、具体的には、例えば、反応性ガスの供給源である反応性ガス供給源521と、配管522とを備える。配管522は、一端が反応性ガス供給源521と接続され、他端が複数(図4の例では、6つ)に分岐して処理空間Vに設けられた複数のノズル12(図4の例では、+X側と−X側とにそれぞれ3つずつ計6つのノズル12)に接続される。配管522の経路途中には、バルブ523が設けられる。バルブ523は、制御部190の制御下で処理空間Vに供給される反応性ガスの量を調整する。
Specifically, the reactive
各ノズル12は、処理空間Vのうち下方の領域においてY方向に延在するように設けられている。配管522の各他端は、各ノズル12のX方向両端面のうち外側の各端面と接続されている。各ノズル12には、当該各端面に開口して配管522の他端と接続されるとともにノズル内部で複数に分岐する各流路が形成されている。各流路の先端はノズル12のX方向両端面のうち内側の各端面に達して開口し、この各端面には複数の吐出口11が形成される。
Each
+X側の各ノズル12の上方には、光ファイバーのプローブ13が設けられる。また、プローブ13に入射するプラズマ発光の分光強度を測定可能な分光器14が設けられている。分光器14は制御部190と電気的に接続されており、分光器14の測定値は制御部190に供給される。制御部190は、分光器14の出力に基づいて、プラズマエミッションモニター(PEM)法によりバルブ523を制御することで、反応性ガス供給部520からチャンバー100内に供給される反応性ガスの導入量を制御する。バルブ523は、配管を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。
An
スパッタリング装置1が備える各構成要素は、制御部190と電気的に接続されており、当該各構成要素は制御部190により制御される。制御部190は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うCPU、プログラム等を記憶するROM、演算処理の作業領域となるRAM、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、LAN等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なFAコンピュータにより構成される。また、制御部190は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部191と接続されている。入力部191は、例えば、一方側(図5における図示上側)から積層体を視た際の色情報を装置の操作者が指定して入力する際に用いられる。
Each component included in the
スパッター処理部50は、2つの回転カソード5、6と、2つの回転カソード5、6をそれぞれの中心軸線回りに回転させる2つの回転部19と、2つの回転カソード5、6の内部にそれぞれ収容される2つの磁石ユニット21、22と、2つの回転カソード5、6にそれぞれスパッター電力を供給するスパッター用電源163と、を備える。
The
回転カソード5、6は、処理空間VにおいてX方向に一定距離を隔てて対向配置されて、カソード対として構成される。このように回転カソード5、6が並設されることにより、基材91上の被成膜箇所Pにラジカルがより集中し、スパッター処理により得られる膜の膜質が向上しうる。
The
スパッター処理部50は、回転カソード5、6間に設けられた1列の誘導結合アンテナ151と、整合回路154と、整合回路154を介して各誘導結合アンテナ151に高周波電力を供給する高周波電源153とをさらに備える。
The
ここで、1列の誘導結合アンテナ151とは、Y方向に沿って間隔をあけて設けられた5つの誘導結合アンテナ151のことを意味する。
Here, one line of inductively coupled
このため、高周波電源153が各誘導結合アンテナ151に高周波電力(例えば、周波数13.56MHzの電力)を供給することにより、チムニー60の内部に設けられた各誘導結合アンテナ151が処理空間V内に誘導結合プラズマを生成する。
Therefore, the high
各誘導結合アンテナ151は、石英硝子などからなる誘電体の保護部材152によって覆われて、チャンバー100の天板を貫通してチャンバー100の内部空間に突出して設けられる。
Each
各誘導結合アンテナ151は、例えば、図3に示されるように、金属製のパイプ状導体をU字形に曲げたものであり、「U」の字の状態でチャンバー100の天板を貫通してチャンバー100の内部空間に突設されている。誘導結合アンテナ151は、内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。
For example, as shown in FIG. 3, each
各誘導結合アンテナ151の一端は、整合回路154を介して、高周波電源153に電気的に接続されている。また、各誘導結合アンテナ151の他端は接地されている。この構成において、高周波電源153から誘導結合アンテナ151に高周波電力が供給されると、誘導結合アンテナ151の周囲に高周波誘導磁界が生じ、チャンバー100の内部空間に誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)が発生する。この誘導結合プラズマは、電子の空間密度が3×1010個/cm3以上の高密度プラズマである。
One end of each inductively coupled
また、本実施形態のようにU字形状の誘導結合アンテナ151は、巻数が一周未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が一周以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低い。このため、誘導結合アンテナ151の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。これにより、基材91上へのダメージを低減することが可能となる。
In addition, the U-shaped inductively coupled
磁石ユニット21(22)は、回転カソード5(6)の外周面のうち自身の近傍で磁界(静磁場)を形成する。回転カソード5、6間に設けられた1列の誘導結合アンテナ151は、処理空間Vのうち磁石ユニット21、22によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する。
The magnet unit 21 (22) forms a magnetic field (static magnetic field) in the vicinity of itself on the outer peripheral surface of the rotating cathode 5 (6). A row of inductively coupled
回転カソード5(6)は、水平面内において搬送方向に垂直なY方向に延設された筒状のベース部材8と、ベース部材8の外周を被覆する筒状のターゲット16(17)とを備えて構成されている。ベース部材8は導電体であり、ターゲット16の材料としては窒化シリコン成膜用のシリコン(Si)を含む材料が用いられ、ターゲット17としてはチタン成膜用のチタン(Ti)を含む材料が用いられる。なお、回転カソード5(6)がベース部材8を含まず、円筒状のターゲット16(17)によって構成されてもよい。ターゲット16(17)の形成は、例えば、ターゲット材料の粉末を圧縮成型して筒状に形成し、その後、ベース部材8を挿入する手法などによって行われる。
The rotating cathode 5 (6) includes a
本明細書では、並設される回転カソード5、6およびそれぞれの内部に配される磁石ユニット21、22を一体的に表現する場合には、マグネトロンカソード対と呼ぶ。
In the present specification, when the
各ベース部材8の中心軸線2(3)方向の両端部は、中央部に円状の開口が設けられた蓋部によってそれぞれ塞がれている。回転カソード5(6)の中心軸線2(3)方向の長さは、例えば、1,400mmに設定され、直径は、例えば、150mmに設定される。
Both end portions in the direction of the central axis 2 (3) of each
スパッター処理部50は、2対のシール軸受9、10と、2つの円筒状の支持棒7とをさらに備えている。シール軸受9、10の各対は、回転カソード5(6)の長手方向(Y方向)において回転カソード5(6)を挟んで設けられている。シール軸受9、10は、それぞれ、チャンバー100の天板の下面から立設された台部と、台部の下部に設けられた略円筒状の円筒部とを備えている。
The
各支持棒7の一端はシール軸受9の円筒部に軸受けされ、他端はシール軸受10の円筒部に軸受けされている。各支持棒7は、ベース部材8の一端の蓋部の開口から回転カソード5(6)内に挿入されて、回転カソード5(6)を中心軸線2(3)に沿って貫通し、ベース部材8の他端の蓋部の開口から回転カソード5(6)外に出されている。
One end of each
磁石ユニット21(22)は、透磁鋼などの磁性材料により形成されたヨーク25(支持板)と、ヨーク25上に設けられた複数の磁石(後述する中央磁石23a、周辺磁石23b)とを備えて構成されている。
The magnet unit 21 (22) includes a yoke 25 (support plate) formed of a magnetic material such as permeable steel, and a plurality of magnets (a
ヨーク25は、平板状の部材であり、回転カソード5(6)の内周面に対向して回転カソード5の長手方向(Y方向)に延在している。回転カソード5、6の内周面に対向するヨーク25の表面上には、ヨーク25の長手方向に延在する中央磁石23aが、ヨーク25の長手方向に沿った中心線上に配置されている。ヨーク25の表面の外縁部には、中央磁石23aの周囲を囲む環状(無端状)の周辺磁石23bが、さらに設けられている。中央磁石23a、周辺磁石23bは、例えば、永久磁石によって構成される。
The
中央磁石23aと周辺磁石23bとのそれぞれのターゲット16(17)側の極性は、互いに異なっている。また、2つの磁石ユニット21、22におけるそれぞれの極性は相補的に構成される。例えば、磁石ユニット21ではターゲット16(17)側における中央磁石23aの極性がN極とされ周辺磁石23bの極性がS極とされる一方で、磁石ユニット22ではターゲット16(17)側における中央磁石23aの極性がS極とされ周辺磁石23bの極性がN極とされる。
The polarities of the
ヨーク25の裏面には、固定部材27の一端が接合されている。固定部材27の他端は、支持棒7に接合されている。これにより、磁石ユニット21、22は支持棒7に連結される。本実施形態では、マグネトロンカソード対を構成する磁石ユニット21、22が、互いに向き合う位置から被成膜箇所Pに近づく−Z方向に所定角度だけ回転された状態で固定されている。このため、回転カソード5、6の間でかつ被成膜箇所P側の空間には、磁石ユニット21、22間によって相対的に強い静磁場が形成される。
One end of the fixing
各シール軸受9の台部には、モータと、モータの回転を伝達するギア(それぞれ図示省略)を備えた回転部19が設けられている。また、回転カソード5、6のベース部材8の+Y側の蓋部の開口部の周囲には、各回転部19のギアと噛み合うギア(図示省略)が設けられている。
The base part of each seal bearing 9 is provided with a
各回転部19は、モータの回転によって中心軸線2(3)を中心に回転カソード5(6)を回転させる。より詳細には、回転部19は、回転カソード5、6のそれぞれの外周面のうち互いに対向している部分が下側から上側に向けてそれぞれ移動するように、中心軸線2、3回りで互いに逆方向に回転カソード5、6を回転させる。回転速度は例えば10〜20回転/分に設定され、スパッター処理の期間中は上記した回転速度および回転方向で定速回転される。また、回転カソード5、6は、シール軸受10および支持棒7を介して内部に冷却水を循環させるなどして、適宜、冷却されている。
Each rotating
スパッター用電源163に接続される電線は、2つに分岐して回転カソード5、6の各シール軸受10内に導かれている。各電線の先端には、回転カソード5、6のベース部材8の−Y側の蓋部に接触するブラシが設けられている。スパッター用電源163は、このブラシを介してベース部材8に、スパッター電力を供給する。本実施形態では、後述するように、スパッター用電源163がまず回転カソード6に負電位の直流電力を供給し、その後にスパッター用電源163が回転カソード5に負電位の直流電力を供給する。
The electric wire connected to the
各ベース部材8(ひいては、各ターゲット16、17)にスパッター電力が供給されると、処理空間Vの各ターゲット16、17の表面にスパッターガスのプラズマが生成される。このプラズマは、磁石ユニット21、22が形成する静磁場によって、回転カソード5、6間でかつ被成膜箇所P側の空間に高密度に閉じ込められる。本明細書では、このように磁界閉じ込め効果によって高密度化されたプラズマをマグネトロンプラズマと呼ぶ。本実施形態のようにマグネトロンカソード対がマグネトロンプラズマを生成する態様では、1つのマグネトロンカソードがマグネトロンプラズマを生成する場合よりもプラズマが高密度化される。このため、本実施形態の態様は成膜レート向上の観点から望ましい。
When sputtering power is supplied to each base member 8 (and thus each
上述の通り、回転カソード5、6間に設けられた1列の誘導結合アンテナ151は、処理空間Vのうち磁石ユニット21、22によって磁界が形成されている部分を含む空間に誘導結合プラズマを発生する。その結果、マグネトロンカソード対により発生するマグネトロンプラズマと誘導結合アンテナ151によって発生する誘導結合プラズマとが互いに重なり合い、混合プラズマが形成される。誘導結合アンテナ151が発生させた高密度の誘導結合プラズマも、磁石ユニット21、22が回転カソード5、6の外周面の近傍に形成する磁界によるマグネトロンプラズマとともに、ターゲット16、17のスパッターに寄与する。
As described above, one row of inductively coupled
このように誘導結合プラズマをスパッターに寄与させる場合、誘導結合プラズマの寄与がない場合に比べて、回転カソード5、6に供給するスパッター電力の大きさが同一でもスパッター電圧を低くすることができる(インピーダンスを低くすることができる)。これにより、ターゲット16、17から飛翔する反跳アルゴンや負イオンが基材91の被成膜面に与えるダメージが低下しつつ、高成膜レートで成膜処理が実行される。
When the inductively coupled plasma contributes to sputtering in this way, the sputtering voltage can be lowered even when the sputter power supplied to the
スパッター処理では、チャンバー100の処理空間Vにスパッターガスと反応性ガスとを導入して、上記混合プラズマの雰囲気において回転カソード5、6の外周を被覆するターゲット16、17をスパッターし、当該ターゲット16、17に対向する基材91上にチタン膜および窒化シリコン膜を成膜する。
In the sputtering process, a sputtering gas and a reactive gas are introduced into the processing space V of the
<1.2 透明層201の膜厚と積層体200の色との関係>
図5は、成膜処理により得られる積層体200の一例を示す縦断面図である。図5に示されるように、本実施形態では、スパッタリング装置1が基材91の上面の一方側に2層の膜を成膜することで、一方側(図示上側)から視て順に透明層201と金属製の不透明層202とを有する積層体200が得られる。
<1.2 Relationship Between Film Thickness of
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an example of a
以下では、基材91に成膜処理を実行して積層体200を得る際に積層体200の色を調整する技術について説明する。なお、本明細書において、「積層体200の色」とは、上記一方側からこの積層体200を視た際の色を意味する。
Below, the technique which adjusts the color of the
以下、数1〜数18の各数式を参照しつつ、積層体200を構成する各層の各光学定数および透明層201の膜厚と積層体200の色情報とを対応させた対応関係について説明する。なお、各数式において、下付き文字の「0」は空気を意味し、下付き文字の「1」は成膜される膜を意味し、下付き文字の「2」は基材91を意味する。また、下付き文字の「p」はp偏光を意味し、下付き文字の「s」はs偏光を意味する。
Hereinafter, a correspondence relationship in which each optical constant of each layer constituting the
複素屈折率をNとすると、光学定数(屈折率nおよび消衰係数k)および虚数iを用いて、以下の数1が成り立つ。
When the complex refractive index is N, the following
また、各層への入射角をθとすると、スネルの法則により、以下の数2が成り立つ。
Further, when the incident angle to each layer is θ, the following
このとき、位相変化をβとすると、以下の数3が成り立つ。 At this time, if the phase change is β, the following equation 3 holds.
そして、振幅反射係数をrとし、振幅透過係数をtとし、反射率をRとし、透明層201の膜厚をdとすると、フレネルの式より、以下の数4〜数9が成り立つ。
When the amplitude reflection coefficient is r, the amplitude transmission coefficient is t, the reflectance is R, and the film thickness of the
図6は、光学定数が同一で膜厚が異なる窒化シリコン膜を透明層201として成膜した場合における、積層体200の反射率スペクトルを示す図である。図6において、横軸は波長を示し、縦軸は反射率を示す。
FIG. 6 is a diagram showing the reflectance spectrum of the
また、反射率分布をS(λ)とし、XYZ表色系における等色関数をx(λ),y(λ),z(λ)とすると、以下の数10〜数13が成り立つ。
When the reflectance distribution is S (λ) and the color matching functions in the XYZ color system are x (λ), y (λ), and z (λ), the following
ここで、XYZ表色系からL*a*b*表色系に色変換を行うと、以下の数14〜数18が成り立つ。
Here, when color conversion is performed from the XYZ color system to the L * a * b * color system, the following
以上説明したように、理論的な計算により、積層体200を構成する各層の各光学定数および透明層201の膜厚と色情報とを一対一に対応付けた対応関係が得られる。
As described above, a correspondence relationship in which the optical constants of the respective layers constituting the
また、図6に示されるように、積層体200においては、窒化シリコン膜から成る不透明層202の膜厚が60nm〜90nmに大きくなるにつれて、可視領域(約380nm〜780nmの波長領域)における反射率の最大のピークが長波長側にシフトすることが分かる。すなわち、透明層201の膜厚が60nmの際には積層体200の色味がより青味の強い青となり、透明層201の膜厚が90nmの際には積層体200の色味がより赤味を帯びた青となることが分かる。
As shown in FIG. 6, in the
このように、ガス供給量、スパッター電圧値、高周波電力値、チャンバー内の圧力値などの各条件を同一にしてスパッター処理を行い、光学定数が一定の積層体200を得る場合であっても、処理時間によって透明層201の膜厚さえ調整すれば、積層体200の色を調整することができる。
As described above, even when the sputtering process is performed under the same conditions such as the gas supply amount, the sputtering voltage value, the high-frequency power value, and the pressure value in the chamber, the
また、ガス供給量、スパッター電圧値、高周波電力値、チャンバー内の圧力値などの各条件を可変にしてスパッター処理を行い、光学定数を調整した積層体200を得る場合には、処理時間によって透明層201の膜厚を調整することで、積層体200の色をさらに広範囲に調整することができる。
In addition, when the sputtering process is performed with various conditions such as the gas supply amount, the sputtering voltage value, the high-frequency power value, the pressure value in the chamber, etc., and the optical constant is adjusted to obtain the
透明層201の膜厚により積層体200の色が変化する理由は、次のように考えられる。上記一方側から積層体200に照射光を付与した際に、積層体200の上記一方側の表面(すなわち、透明層201の表面)で照射光が反射して第1反射光が得られる。また、上記一方側から積層体200に照射光を付与した際に、積層体200の透明層201を通過して透明層201と金属製の不透明層202(反射層)との界面で反射して第2反射光が得られる。この第1反射光および第2反射光が干渉する作用により、積層体200の色調整が実現されるものと考えられる。そして、干渉作用は透明層201の膜厚に応じて変化するため、透明層201の膜厚を調整すれば積層体200の色を調整できるものと考えられる。
The reason why the color of the laminate 200 changes depending on the film thickness of the
<1.3 処理例>
<1.3.1 処理全体の流れ>
図7は、本実施形態における処理全体の流れを示す図である。
<1.3 Processing example>
<1.3.1 Process Flow>
FIG. 7 is a diagram showing the overall flow of processing in the present embodiment.
以下では、過去に行ったスパッター処理と各条件を同一にしてスパッター処理を行い、その過去の処理で得られた積層体200と光学定数が同一である積層体200を得る場合について説明する。上述の通り、この場合においても、処理時間によって不透明層202の膜厚を調整すれば、積層体200の色を調整することができる。
Hereinafter, a case will be described in which the sputtering process is performed under the same conditions as the sputtering process performed in the past, and the
スパッター処理に先立って、色情報(例えば、L*a*b*表色系における一色)と上記一方側から視てその色となる積層体200を得るための成膜条件とを対応付けた対応データが制御部190の記憶部に格納される(ステップST1)。具体的には、本実施形態では、過去の処理時に積層体200の各層について操作者がエリプソメトリー等の測定器を用いて各光学定数(屈折率および消衰係数)を実測しておき、この各光学定数と上記対応関係とが制御部190の記憶部に予め格納されている。
Prior to the sputtering process, the color information (for example, one color in the L * a * b * color system) is associated with the film forming conditions for obtaining the laminate 200 that has the color when viewed from the one side. Data is stored in the storage unit of the control unit 190 (step ST1). Specifically, in this embodiment, the operator actually measured each optical constant (refractive index and extinction coefficient) for each layer of the laminate 200 using a measuring device such as ellipsometry during the past processing. Each optical constant and the corresponding relationship are stored in advance in the storage unit of the
対応データが制御部190に格納された後は、スパッター処理において、装置の操作者が入力部191から積層体200の色を指定することが可能となる。具体的には、操作者は、得られる積層体200として所望する色の色情報(例えば、L*a*b*の各値)を入力部191に入力する(ステップST2)。
After the correspondence data is stored in the
制御部190は、入力部から入力された色情報が対応データの対応可能範囲に含まれるか否かを判定する(ステップST3)。ここで、色情報が対応データの対応可能範囲に含まれる場合には、対応データにおいて入力された色情報と完全に一致する色の膜を成膜可能な成膜条件が存在する場合と、対応データにおいて入力された色情報とのずれが許容範囲の色の膜を成膜可能な成膜条件が存在する場合と、の双方が含まれる。
The
そして、入力された色情報が対応データの対応可能範囲に含まれる場合には、ステップST3でYesに分岐し、制御部190が入力部191から入力された色情報を基に対応データを参照して、スパッタリング装置1でその色の積層体200を得るための成膜条件を確定する(ステップST4)。その後、後述するスパッター処理が実行される(ステップST5)。
If the input color information is included in the compatible range of the corresponding data, the process branches to Yes in step ST3, and the
他方、入力された色情報が対応データの対応可能範囲に含まれない場合には、ステップST3でNoに分岐し、制御部190がディスプレイへの表示や警告音等を通じてその旨を装置の操作者に報知する(ステップST6)。
On the other hand, if the input color information is not included in the compatible range of the corresponding data, the process branches to No in step ST3, and the
このように、制御部190は、装置各部を制御する機能の他に、入力された色を成膜可能か判定する判定部としての機能と、成膜条件を確定する確定部としての機能と、入力された色を成膜できない際にその旨を操作者に知らせる報知部としての機能と、を有する。
Thus, in addition to the function of controlling each part of the apparatus, the
本実施形態では、色情報と成膜条件とを対応付けた対応データを参照して成膜条件が確定される。このため、本実施形態の態様では、操作者の勘や経験則によって色と成膜条件とを対応付ける他の態様に比べ、高精度で安定的に所望の色の積層体200を得ることができる。
In the present embodiment, the film formation conditions are determined with reference to correspondence data in which color information and film formation conditions are associated with each other. For this reason, in the aspect of the present embodiment, it is possible to obtain a
また、本実施形態では、入力された色情報が対応データの対応可能範囲に含まれない場合に速やかにその旨が操作者に報知される。このため、現時点の対応データで成膜不能な色について操作者が試行錯誤する時間や手間が省略され、望ましい。 In the present embodiment, when the input color information is not included in the compatible range of the corresponding data, the operator is notified immediately. For this reason, it is desirable that the time and labor required for the operator to perform trial and error for colors that cannot be formed by the current correspondence data are omitted.
また、この場合、装置の操作者は、成膜条件における色調整の要素として膜厚以外の他の各要素(例えば、ガス供給量、スパッター電圧値、高周波電力値、チャンバー内の圧力値など)を変更しながら光学定数を変更しつつ対応データを作成すればよい。これにより、対応データが更新されてそのデータ数が拡大するので、前の時点の対応データでは成膜不能だった色が更新後の対応データでは成膜可能となりうる。 Further, in this case, the operator of the apparatus can use other elements other than the film thickness as elements for color adjustment in the film forming conditions (for example, gas supply amount, sputtering voltage value, high-frequency power value, pressure value in the chamber, etc.) Corresponding data may be created while changing the optical constant while changing. As a result, the correspondence data is updated and the number of data increases, so that it is possible to form a color that cannot be formed with the correspondence data at the previous time point with the updated correspondence data.
<1.3.2 スパッター処理>
上記ステップST5のスパッター処理について、その流れを説明する。
<1.3.2 Sputter treatment>
The flow of the sputtering process in step ST5 will be described.
まず、スパッターガス供給部510により、処理空間V内にアルゴンガスの雰囲気が形成される。高周波電源153により回転カソード5、6間に配される各誘導結合アンテナ151に高周波電力が供給される。これにより、処理空間Vに誘導結合プラズマが生成される。また、処理空間Vに誘導結合プラズマが生成されると、チャンバー100内でプラズマ処理を行うのに適したプロセス圧に到達するまで、排気部170がチャンバー100内の気体を排気する。チャンバー100内の圧力がプロセス圧に達すると、スパッター用電源163により回転カソード6にスパッター電力が供給される。これにより、処理空間VのY方向中央位置にマグネトロンプラズマが生成される。その結果、処理空間VのY方向中央位置に(具体的には、回転カソード5、6間でかつ被成膜箇所P側の空間に)おいて、マグネトロンプラズマと誘導結合プラズマとの混合プラズマが形成される。
First, an atmosphere of argon gas is formed in the processing space V by the sputtering
この状態で、搬送機構30が、ゲート160から基材91を搬入し、搬送経路面Lに沿って基材91を搬送する。より具体的には、搬送機構30は、基材91が被成膜箇所Pを複数回通過するように、基材91を搬送経路面Lに沿って±X方向に移動させる。また、加熱部40が搬送される基材91を加熱する。その結果、搬送される基材91の上面には、回転カソード6のターゲット17からスパッターされたチタン粒子が結晶化して堆積し、チタン膜が成膜される。これにより、基材91の上面にチタンを主成分とする不透明層202が形成される。
In this state, the
その後、反応性ガス供給部520による処理空間V内への反応性ガスの供給が開始され、処理空間V内に窒素ガスとアルゴンガスの混合雰囲気が形成される。また、制御部190がスパッター用電源163を制御することにより、回転カソード6にスパッター電力が供給された状態から、回転カソード5にスパッター電力が供給された状態へと切り替えられる。また、この切り替えの後も、高周波電源153により各誘導結合アンテナ151に継続的に高周波電力が供給される。
Thereafter, supply of the reactive gas into the processing space V by the reactive
この状態で、搬送機構30は、基材91が被成膜箇所Pを複数回通過するように、基材91を搬送経路面Lに沿って±X方向に移動させる。また、加熱部40が搬送される基材91を加熱する。その結果、搬送される基材91の上面(より具体的には、基材91上に形成された不透明層202の上面)には、回転カソード5のターゲット16からスパッターされた窒化シリコン粒子が結晶化して堆積し、窒化シリコン膜が成膜される。これにより、基材91の上面に窒化シリコンを主成分とする透明層201が形成される。
In this state, the
所定の処理時間が経過し、透明層201の膜厚が入力部191から入力された膜厚に達すると、スパッター処理が終了する。具体的には、スパッター用電源163による回転カソード5へのスパッター電圧の印加が停止される。スパッターガス供給源511によるスパッターガスの供給が停止される。また、反応性ガス供給源521による反応性ガスの供給が停止される。また、高周波電源153による各誘導結合アンテナ151への高周波電力の供給が停止される。そして、搬送機構30が成膜後の基材91をゲート161からスパッタリング装置1の外部へと搬出する。
When the predetermined processing time elapses and the film thickness of the
本実施形態で得られる積層体200は、上記一方側から順に、窒化シリコンを主成分とする透明層201と、チタンを主成分とする不透明層202と、を有する。そして、上記一方側から積層体200を視た際の色が透明層201の膜厚に対して依存性を有する(図6)。
The laminate 200 obtained in the present embodiment includes, in order from the one side, a
透明層201の膜厚はスパッター処理の処理時間によって容易に調整可能であるので、積層体200の色を容易に調整することができ、望ましい。
Since the film thickness of the
また、一般に、合金のターゲットは単一金属のターゲットに比べて高価である。このため、合金のターゲットをスパッターして所望の色の積層体を得る他の態様に比べて、処理時間を調整しつつ単一金属のターゲットをスパッターして所望の色の積層体200を得る本実施形態では、安価に積層体200を生成することができる。
In general, alloy targets are more expensive than single metal targets. For this reason, compared to other embodiments in which an alloy target is sputtered to obtain a laminate of a desired color, a single metal target is sputtered while adjusting the processing time to obtain a
また、透明層201が機能成膜である場合、積層体200の最も表面側に透明層201が設けられるため、積層体200に対して透明層201の機能が付与され、望ましい。例えば、窒化シリコン膜は、化学的機能(耐溶剤、耐酸性、耐塩基性)および機械的機能に優れる。
Further, when the
また、チタンを主成分とする不透明層202は、透明層201の基材91に対する密着性を高める密着層としての機能を有する。このため、基材91上に直接的に透明層201を成膜して積層体を得る他の態様に比べ、不透明層202を介して透明層201と基材91とを密着させる本実施形態の態様では、積層体200から透明層201が剥離し難い。上述したように、積層体200は建物のインテリアまたはエクステリアの装飾材料として用いられ、積層体200には必要に応じて切断や折り曲げ等の加工が施される。このように加工を施す技術分野であることを考慮すると、積層体200が密着層としての不透明層202を有することは特に有効である。
Further, the
<2 変形例>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
<2 Modification>
While the embodiments of the present invention have been described above, the present invention can be modified in various ways other than those described above without departing from the spirit of the present invention.
図8は、基材91上に不透明層202として窒化チタン膜を成膜した第1の積層体と、基材91上に不透明層202として窒化チタン膜を成膜しさらにその上に透明層201として窒化シリコン膜を成膜した第2の積層体と、についての反射率スペクトルを示す図である。図8において、横軸は波長を示し、縦軸は反射率を示す。
FIG. 8 shows a first laminate in which a titanium nitride film is formed as an
第2の積層体は、上記一方側から視て順に透明層(窒化シリコン膜)と金属製の不透明層(窒化チタン膜)とを有し、積層体の色が透明層の膜厚に対して依存性を有する。したがって、この変形例における第2の積層体も本発明の範囲に含まれる。図8に示されるように、第2の積層体の反射率スペクトルは可視領域においてほぼ0である。このように、透明層の膜厚を調整することで積層体の色を黒色に近づけることも可能である。 The second laminate has a transparent layer (silicon nitride film) and a metal opaque layer (titanium nitride film) in this order as viewed from the one side, and the color of the laminate is relative to the film thickness of the transparent layer. Has dependency. Therefore, the 2nd laminated body in this modification is also contained in the scope of the present invention. As shown in FIG. 8, the reflectance spectrum of the second stacked body is substantially 0 in the visible region. Thus, the color of the laminate can be made closer to black by adjusting the film thickness of the transparent layer.
また、上記実施形態では、透明層201が窒化シリコン層である態様について説明したが、これに限られるものではない。例えば、透明層201は酸化チタン層であってもよい。この場合、酸化チタンの触媒効果により積層体200の防汚性が特に高まる。また、透明層201は酸化アルミニウム層であってもよい。この場合、酸化アルミニウムの硬度が高いので積層体200の耐摩耗性が特に高まる。また、透明層201は窒化チタン層であってもよい。この場合、窒化チタンは化学的に安定なので積層体200の耐食性が特に高まる。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the aspect whose
また、上記実施形態では、基材91上に2層の膜を成膜して積層体200を得る態様について説明したが、これに限られるものではない。基材91上に1層の膜を成膜して積層体を得てもよい。この場合、基材91が金属製の不透明層として機能し、該1層の膜が透明層として機能することで、本発明を適用可能である。また、基材91上に3層以上の膜を成膜して積層体を得てもよい。この場合であっても、積層体が金属製の不透明層と透明層とを有することで、本発明を適用可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the aspect which forms the film | membrane of two layers on the
また、上記実施形態では、基材91がSUS板で構成される態様について説明したが、基材91としては樹脂、木材、ガラスなどが用いられてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the aspect in which the
また、上記実施形態では、成膜装置としてスパッタリング装置1を用いる態様について説明したが、これに限られるものではない。他の成膜装置(例えば、蒸着装置など)においても、本発明を適用可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the aspect which uses the
また、上記実施形態では、入力部191に入力される色情報がL*a*b*表色系における色情報である場合について説明しが、これに限られるものではない。入力部191に入力される色情報は、XYZ表色系などL*a*b*表色系以外の表色系における色情報であってもかまわない。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the color information input into the
また、上記実施形態では、基材保持部として基材91を保持しつつ搬送する搬送機構30が用いられる態様について説明したが、基材91を静止状態で保持する基材保持部が用いられても構わない。また、搬送機構30が基材91を搬送する方向についても、上記実施形態のように水平方向の場合の他に、例えば垂直方向であっても構わない。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the aspect in which the
また、上記実施形態では、各誘導結合アンテナ151がチャンバー100の天板を貫通してチャンバー100の内部空間に突出して設けられる態様について説明したが、これに限られるものではない。各誘導結合アンテナ151がチャンバー100の側壁や底板などを貫通してチャンバー100の内部空間に突出して設けられてもよい。また、各誘導結合アンテナ151が、チャンバー100の内壁(天板、側壁、或いは、底板)に埋め込まれてチャンバー100の内部空間に突出しない態様で設けられてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated each aspect which provided each
また、上記実施形態では、2つの回転カソード5、6を並設する場合について説明しているが、回転カソードは1つでもよい。また、回転カソードを用いるのではなく、平板型のカソードを用いてもよい。
Moreover, although the case where the two
また、上記実施形態では、1列を構成する誘導結合アンテナ151の個数が5個の場合について説明しているが、該個数は回転カソード5(6)の長さに応じて適宜変更すればよい。また、複数列の誘導結合アンテナ151が設けられてもよい。その他にも、各部の位置、個数、長さなどの設計事項は適宜に変更可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the number of the
また、上記実施形態では、搬送される基材91の表面のうち上面に成膜処理が行われる態様について説明したが、これに限られるものでない。例えば、搬送される基材91の表面のうち他の一面(側面、或いは、下面など)に成膜処理が行われてもよいし、搬送される基材91の表面のうち複数の面(例えば、上面および下面)に同時に成膜処理が行われてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the aspect in which the film-forming process was performed on the upper surface among the surfaces of the
以上、実施形態およびその変形例に係る成膜装置および積層体について説明したが、これらは本発明に好ましい実施形態の例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。本発明は、その発明の範囲内において、各実施形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施形態において任意の構成要素の増減が可能である。 As described above, the film forming apparatus and the laminate according to the embodiment and the modifications thereof have been described. However, these are examples of the preferred embodiment of the present invention, and do not limit the scope of the present invention. Within the scope of the invention, the present invention can be freely combined with each embodiment, modified with any component in each embodiment, or increased or decreased with any component in each embodiment.
1 スパッタリング装置
5,6 回転カソード
7 支持棒
8 ベース部材
16,17 ターゲット
19 回転部
21,22 磁石ユニット
30 搬送機構
31 搬送ローラ
50 スパッター処理部
100 チャンバー
151 誘導結合アンテナ
153 高周波電源
163 スパッター用電源
190 制御部
191 入力部
60 チムニー
90 キャリア
91 基材
200 積層体
201 透明層
202 不透明層
510 スパッターガス供給部
520 反応性ガス供給部
V 処理空間
DESCRIPTION OF
Claims (16)
その内部に処理空間を有する処理チャンバーと、
前記処理チャンバー内で前記基材を保持する基材保持部と、
前記処理空間にガスを供給するガス供給部と、
前記処理チャンバー内の気体を排出する排気部と、
前記基材保持部に保持された前記基材の前記表面に成膜処理を実行する成膜処理部と、
前記一方側から前記積層体を視た際の色情報が入力される入力部と、
複数の色に関して、色情報と前記一方側から視てその色となる前記積層体を得るための成膜条件とを対応付けた対応データが格納された記憶部と、
前記入力部から入力された前記色情報を基に前記対応データを参照して前記成膜条件を確定する確定部と、
を備え、
前記積層体は、前記一方側から視て順に透明層と金属製の不透明層とを有し、
前記成膜条件には、色調整の要素として少なくとも前記透明層の膜厚が含まれることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for obtaining a laminate by forming at least one film on one side of a surface of a substrate,
A processing chamber having a processing space therein;
A substrate holding part for holding the substrate in the processing chamber;
A gas supply unit for supplying gas to the processing space;
An exhaust section for discharging the gas in the processing chamber;
A film formation processing unit that performs a film formation process on the surface of the base material held by the base material holding unit;
An input unit for inputting color information when the laminate is viewed from the one side;
For a plurality of colors, a storage unit storing correspondence data in which color information is associated with film forming conditions for obtaining the laminate that is the color when viewed from the one side;
A determination unit that determines the film formation condition with reference to the corresponding data based on the color information input from the input unit;
With
The laminate has a transparent layer and a metal opaque layer in order as viewed from the one side,
The film forming condition is characterized in that at least the film thickness of the transparent layer is included as an element of color adjustment.
前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記一方側の表面で前記照射光が反射して得られる第1反射光と、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記透明層を通過して前記透明層と前記金属製の不透明層との界面で反射して得られる第2反射光と、が干渉する作用により前記色調整が実現され、
この干渉作用が前記透明層の膜厚に応じて変化することを特徴とする成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1,
The first reflected light obtained by reflecting the irradiation light on the surface of the one side of the laminate when the irradiation light is applied to the laminate from the one side, and the irradiation light to the laminate from the one side The color adjustment is performed by the action of interference between the second reflected light obtained by passing through the transparent layer of the laminate and reflecting at the interface between the transparent layer and the metal opaque layer. Realized,
The film forming apparatus characterized in that the interference action changes according to the film thickness of the transparent layer.
前記入力部から入力された前記色情報が前記対応データの対応可能範囲に含まれるか否かを判定する判定部と、
前記色情報が前記対応可能範囲に含まれない場合に、その旨を装置の操作者に報知する報知部と、
をさらに備えることを特徴とする成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1 or 2,
A determination unit that determines whether or not the color information input from the input unit is included in a compatible range of the corresponding data;
When the color information is not included in the available range, a notification unit that notifies the operator of the fact,
The film forming apparatus further comprising:
前記対応データは、前記積層体を構成する各層の各光学定数および前記透明層の膜厚と、前記一方側から視た前記積層体の色情報と、を理論的な計算により対応付けたデータであることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The correspondence data is data in which each optical constant of each layer constituting the laminate and the film thickness of the transparent layer are associated with color information of the laminate viewed from the one side by theoretical calculation. A film forming apparatus characterized in that:
前記積層体は、建物のインテリアまたはエクステリアの装飾材料として用いられることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The film forming apparatus, wherein the laminate is used as a decorative material for an interior or exterior of a building.
前記透明層は窒化シリコン層であることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The film forming apparatus, wherein the transparent layer is a silicon nitride layer.
前記透明層は酸化チタン層であることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The film forming apparatus, wherein the transparent layer is a titanium oxide layer.
前記透明層は酸化アルミニウム層であることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The film forming apparatus, wherein the transparent layer is an aluminum oxide layer.
前記透明層は窒化チタン層であることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The film forming apparatus, wherein the transparent layer is a titanium nitride layer.
前記一方側から視て順に、
透明層と、
金属製の不透明層と、
を有し、
前記一方側から前記積層体を視た際の色が前記透明層の膜厚に対して依存性を有することを特徴とする積層体。 A laminate obtained by forming a film of at least one layer on one side of the surface of the substrate,
In order from the one side,
A transparent layer,
A metal opaque layer,
Have
The laminated body, wherein the color when the laminated body is viewed from the one side has a dependency on the film thickness of the transparent layer.
前記依存性は、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記一方側の表面で前記照射光が反射して得られる第1反射光と、前記一方側から前記積層体に照射光を付与した際に前記積層体の前記透明層を通過して前記透明層と前記金属製の不透明層との界面で反射して得られる第2反射光と、が干渉する作用によるものであり、
この干渉作用が前記透明層の膜厚に応じて変化することを特徴とする積層体。 The laminate according to claim 10, wherein
The dependency is obtained by reflecting the irradiation light on the surface of the one side of the laminate when the irradiation light is applied to the laminate from the one side, and the first reflection light obtained from the one side. When the irradiation light is applied to the laminate, the second reflected light obtained by passing through the transparent layer of the laminate and reflecting at the interface between the transparent layer and the metal opaque layer interferes. Is due to
A laminate in which this interference action changes according to the film thickness of the transparent layer.
建物のインテリアまたはエクステリアの装飾材料として用いられることを特徴とする積層体。 It is a laminated body of Claim 10 or Claim 11,
A laminate characterized by being used as a decorative material for the interior or exterior of a building.
前記透明層は窒化シリコン層であることを特徴とする積層体。 A laminate according to any one of claims 10 to 12,
The laminated body, wherein the transparent layer is a silicon nitride layer.
前記透明層は酸化チタン層であることを特徴とする積層体。 A laminate according to any one of claims 10 to 12,
The laminated body, wherein the transparent layer is a titanium oxide layer.
前記透明層は酸化アルミニウム層であることを特徴とする積層体。 A laminate according to any one of claims 10 to 12,
The laminated body, wherein the transparent layer is an aluminum oxide layer.
前記透明層は窒化チタン層であることを特徴とする積層体。 A laminate according to any one of claims 10 to 12,
The laminated body, wherein the transparent layer is a titanium nitride layer.
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