JP2003253428A - 樹脂基板への成膜方法とその装置 - Google Patents

樹脂基板への成膜方法とその装置

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JP2003253428A
JP2003253428A JP2002062167A JP2002062167A JP2003253428A JP 2003253428 A JP2003253428 A JP 2003253428A JP 2002062167 A JP2002062167 A JP 2002062167A JP 2002062167 A JP2002062167 A JP 2002062167A JP 2003253428 A JP2003253428 A JP 2003253428A
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vapor deposition
resin substrate
film
vacuum chamber
substrate
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JP2002062167A
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Akihiro Kitahata
顕弘 北畠
Akihide Kitahata
顕英 北畠
Takaharu Yamada
敬治 山田
Keiichiro Watanabe
敬一郎 渡辺
Katsunari Iwamoto
克成 岩本
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Sanyo Shinku Kogyo KK
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Sanyo Shinku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、樹脂基板上に真空蒸着法等で薄膜
を成膜する技術において、特に硬度の要求される薄膜を
強い付着力で厚く(ミクロンオーダーの厚さまで)成膜
することのできる樹脂基板への成膜方法とその装置を提
供することを課題とする。 【解決手段】 真空チャンバ内で周回移動する樹脂基板
に真空チャンバの側壁に設けられた第1の蒸着装置で基
板上にSiO2 等の接着層を0.2〜0.5μm成膜
し、該接着層の上に真空チャンバの側壁に設けられ、ス
パッタを併用した第2の蒸着装置で連続して高密度でミ
クロンオーダーの硬さ層を0.3〜1.5μm成膜する
ことである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂(プラスチッ
ク、アクリル等)基板上に真空蒸着法等で薄膜を成膜す
る技術において、特に硬度の要求される薄膜を強い付着
力で厚く(ミクロンオーダーの厚さまで)成膜すること
のできる樹脂基板への成膜方法とその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にポリエステル系、ポリカーボネー
ト系、ポリアミド系等の樹脂基板は、ガラス基板等の無
機基板に比し、耐熱性が劣り、またその構造上水分を含
有しており基板自身の硬度(鉛筆硬度2BないしB程度
(日本工業規格K5400記載の鉛筆硬度試験に準拠し
て測定))がない。このため、従来、樹脂基板上に硬度
を要求される薄膜を成膜する場合は、樹脂基板上にあら
かじめハードコート層と言われる紫外線硬化タイプの樹
脂コーティング処理を施して、その上に成膜していくこ
とが提案されている。
【0003】しかしながら、ハードコート層自身も十分
な硬度は得られにくく、また、ハードコート層の上に成
膜するプロセスとしては、一般に成膜速度が早く、経済
性に優れる真空蒸着法が用いられるが、従来の蒸着法は
付着力(密着力)が十分でないという欠点があった。
【0004】そこで、樹脂コーティングによるハードコ
ート処理をせずに樹脂基板に直接成膜していく方法が提
案されている。一般に緻密で硬度が高い膜の成膜法とし
てスパッタリング法による成膜が考えられるが、スパッ
タリング法は初期の付着力は高いものの、真空蒸着法に
比し成膜スピードも遅いため、特に高硬度膜(3H以
上)を厚く成膜することは困難であった。
【0005】そこで、真空蒸着法とスパッタリング法と
を組み合わせて、付着力(密着力)を向上し、硬度等の
機械的特性の優れたハードコート層を成膜する方法が考
えられた。例えば、初期の成膜を(膜厚数百Å)接着層
としてスパッタ法で行い、その上に蒸着法で成膜して行
く方法である。この方法では、ある程度膜厚の厚い膜を
成膜することが可能であるが、スパッタ装置と蒸着装置
とは異なる設備を使用するため、スパッタ成膜の後に一
度大気中に取り出し、新たな別の蒸着装置で厚い成膜を
行うため、スパッタ成膜された膜の表面が酸化されるな
どのため付着力が十分でなく、現実の量産性として十分
なものではなかった。
【0006】そこで、基板の表面処理(プラズマ処理、
コロナ処理、オゾン処理等)をして付着力を向上させる
ことが考えられる。例えば、プラズマ処理は、蒸着装置
での成膜前にプラズマゾーンを設け、樹脂基板の表面を
一皮剥き出して清浄な面を作成していく方法である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
基板への表面処理をしても、従来の蒸着法においては、
基板への十分な付着力を得られにくく、高硬度の薄膜を
ミクロンオーダーで成膜することは難しいという問題点
があった。
【0008】また、基板の表面処理をする等、作業工程
を増やすことは製造工程の煩雑さを招き、生産のコスト
高を招くという欠点があった。
【0009】そこで、本発明は上記のような問題点を鑑
みてなされたもので、装置の構成が簡易で、且つ樹脂基
板に高硬度の薄膜をミクロンオーダーで成膜することが
できる樹脂基板への成膜方法とその装置を提供すること
を課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は上記のよ
うな課題を解決するために、請求項1において、真空チ
ャンバ内で周回移動する樹脂基板に真空チャンバの側壁
に設けられた第1の蒸着装置で基板上にSiO2 等の接
着層を0.2〜0.5μm成膜し、該接着層の上に真空
チャンバの側壁に設けられ、スパッタを併用した第2の
蒸着装置で連続して高硬度なミクロンオーダーの硬さ層
を0.3〜1.5μm成膜することを特徴とする。
【0011】また、請求項2に記載のように、真空チャ
ンバ内で周回移動する樹脂基板と、該樹脂基板に蒸着材
料を蒸着する蒸着装置との設けられた樹脂基板への成膜
装置において、真空チャンバ側壁には、第1の蒸着装置
と、第2の蒸着装置とが設けられ、しかも、第1の蒸着
装置は、蒸発源が一方が開口し、誘導加熱方式で加熱さ
れた筒状体と、該筒状体の開口部に設けられ、且つ孔の
穿設された2段階の遮蔽板とから構成され、筒状体内に
はAr等の不活性ガスが連続供給される蒸着材料ととも
に送りこまれる構造であり、第2の蒸着装置は、交互に
電力を印加するスイッチ回路の設けられた一対のターゲ
ットと、該ターゲットの中央部分に蒸発源が設けられた
構成であることを特徴とする。
【0012】
【作用】即ち、本発明は、真空チャンバ内で周回移動す
る樹脂基板に真空チャンバの側壁に設けられた第1の蒸
着装置の供給管よりアルゴンAr、ヘリウムHe等の不
活性ガスからなるキャリアガスとともに粉体状の蒸着材
料を誘導加熱方式により加熱された筒状体内に連続して
供給し、連続して蒸発し、開口部より圧力勾配により強
い勢いで飛び出させる。この際、反応性ガスO2 等を蒸
発源の外部より導入することにより、基板上にSiO2
等の接着層を積層状態で0.2〜0.5μm成膜するこ
とができる。
【0013】その後、上記接着層の設けられた樹脂基板
を真空チャンバの側壁に設けられたスパッタを併用した
第2の蒸着装置側に周回移動する。この第2の蒸着装置
は、スイッチ回路を介して左右のターゲットに交互に電
圧を印加することを繰り返して基板へのイオンの衝突を
減少してスパッタを行うとともに、該ターゲットの中央
部分に設けられた蒸発源で蒸着材料を連続して蒸発し、
開口部より圧力勾配により強い勢いで飛び出させること
を一体化し、さらに反応性ガスO2 等を蒸発源の外部よ
り導入することにより、基板上に連続して高硬度なミク
ロンオーダーの薄膜を0.3〜1.5μ成膜することが
できる。
【0014】この際、筒状体の開口部には、蒸着粒子を
噴出するための孔の穿設された2段階の遮蔽板により構
成された調整する手段が設けられているために、蒸発物
質は筒状体より前方の基板側へ拡散されることなく強い
勢いで噴射され、付着力をより強くして基板に付着され
ることとなる。
【0015】このように、縦置きの樹脂基板に対して、
1つの真空チャンバ内で成膜することができるので、高
硬度の薄膜をミクロンオーダーで成膜することができる
こととなる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の樹脂基板への成膜装置の
一実施例を図面に沿って説明する。説明において図1は
本発明の成膜装置の一実施例を示す概略説明平面図であ
り、図2は、本発明の装置により成膜した樹脂基板を示
す概略説明側面図であり、図3は本発明の蒸着装置を示
す概略説明側面図である。
【0017】本発明の成膜装置1は、真空チャンバ2の
側壁の縦方向に複数設けられた第1の蒸着装置3と、第
2の蒸着装置4とから構成されている。
【0018】前記第1の蒸着装置3は、蒸発源5と、該
蒸発源5に蒸着材料及びアルゴンAr、ヘリウムHe等
の不活性ガスからなるキャリアガスを送る供給管6aと
から構成されている。
【0019】前記蒸発源5は、基板20側が開口(開口
部9)した筒状体7と、該筒状体7の外周に巻回され、
高周波電源(図示せず)に接続された誘導加熱コイル8
とから構成され、前記開口部9には2段階の孔の穿設さ
れた遮蔽板10、11(内側遮蔽板10、外側遮蔽板1
1…調整する手段)が取り付けられている。さらに、蒸
発源5の近傍には、反応性ガスO2 等を導入する導入管
6bが設けられている。
【0020】前記内側遮蔽板10は、2個の孔12aが
穿設され、外側遮蔽板11には中央部に孔13aが穿設
されている。これにより、蒸発した蒸着材料は、基板2
0側に広い状態で噴射されることとなる。
【0021】前記第2の蒸着装置4はスパッタを併用し
た装置で、真空チャンバ2の側壁縦方向に上記同様の構
成の複数の蒸発源5を設け、該蒸発源5の両側にターゲ
ット15a、15bが設けられた構成である。
【0022】前記ターゲット15a、15bは、スイッ
ク回路(図示せず)を介してMF電源16に接続されて
いる。これによりターゲット15a、15bには交互に
電圧が印加され、電子は一方のターゲットより他方のタ
ーゲットへと移動することとなり、基板20へのイオン
の衝突を減少することが可能となる。
【0023】次に上記実施例の成膜装置1を使用して、
樹脂基板20上に成膜する場合について説明する。
【0024】先ず、第1の蒸着装置3の蒸発源5を加熱
すべく誘導加熱コイル8に高周波電源より50K■〜4
00K■を印加した後、加熱された筒状体7内に供給管
6aよりアルゴンAr、ヘリウムHe等の不活性ガスか
らなるキャリアガスを導入するとともに蒸着材料である
SiOの粉体を連続して供給する。
【0025】次に、供給された蒸着材料のSiOは誘導
加熱コイル8により加熱され連続して溶融又は昇華しガ
ス化する。このガス化する際、材料とともに送られてく
る不活性ガスのために筒状体7内の圧力は0,1〜1,
0Torrとなり、真空チャンバ2内の真空度1,0×
10-3Torrと比し100倍以上の圧力差が生じるこ
ととなる。
【0026】従って、ガス化している蒸着材料はこの圧
力差により樹脂基板20方向に高速で噴射され、さら
に、導入管6bよりAr+O2 のガスが供給されること
で、基板20へ0.2μmの接着層としてのSiO2
を成膜することができる。
【0027】その後、SiO2 膜の成膜した基板20を
第2の蒸着装置4側に周回移動し、MF電源16をスイ
ッチ回路を介して左右のターゲット15a、15b(タ
ーゲット材料Si)に交互に印加することを繰り返すこ
とにより、スパッタ粒子、プラズマ中のイオン、粒子は
電力の印加されたターゲットより印加されていないター
ゲットへと移動する。 この際、ターゲット15a、1
5bの中央に設けられた蒸発源5は、上記と同様にガス
化している蒸着材料はこの圧力差により樹脂基板20方
向に高速で噴射されることとなる。これにより、基板2
0へ1.0μmの高硬度のSiO2 膜(硬さ層)を成膜
することができる。
【0028】このように、1つの真空チャンバ2内で連
続して蒸着法と蒸着法+スパッタリング法とを行うこと
により、良質の膜を連続して成膜することが可能である
とともに、縦置き基板に対して成膜することができるの
で生産性を格段に向上することが可能となる。
【0029】また、蒸着法が圧力差を利用して樹脂基板
方向に高速で噴射して成膜するために付着力の高い膜を
成膜することができる。
【0030】尚、上記実施例では、真空チャンバ内に第
1の蒸着装置と第2の蒸着装置とを各1台設けたが、本
発明の構成はこれに限定されるものでなく、例えば、真
空チャンバの横方向に複数台設けることにより、自在に
膜厚を調整することも、材質を変更することも可能であ
る。
【0031】
【発明の効果】このように、本発明の成膜装置は、第1
の蒸着装置と第2の蒸着装置とによりハードコートのな
い樹脂基板に対して、密着力を確保しつつ、高硬度のミ
クロンオーダーの薄膜を成膜することができるという効
果がある。
【0032】また、ガス化した蒸着材料を2段階の遮蔽
板により自在にコントロールして噴射できるので、蒸着
源を複数個縦方向に組み合わせることにより、大型基板
に対しても均一に成膜することか可能であり、さらに生
産性の面でも格段に向上することができる。
【0033】このため、例えば、液晶表示装置、プラズ
マディスプレー、ELディスプレー、又は携帯電話等の
表示装置の表面保護フィルムとして、従来にない高い精
度の硬度、耐擦傷性が得られ、その応用範囲を格段にひ
ろげることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の成膜装置の一実施例を示す概略説
明平面図である。
【図2】は、本発明の装置により成膜した樹脂基板を示
す概略説明側面図である。
【図3】は、本発明の蒸着装置を示す概略説明側面図で
ある。
【符号の説明】
1…成膜装置 5…蒸発源
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 敬一郎 大阪府東大阪市楠根1丁目8番27号 三容 真空工業株式会社内 (72)発明者 岩本 克成 大阪府東大阪市楠根1丁目8番27号 三容 真空工業株式会社内 Fターム(参考) 4K029 AA11 AA24 BA46 BB02 BC00 CA02 CA06 DA10 DB12 DB19 DC16 EA01 JA02

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空チャンバ内で周回移動する樹脂基板
    に真空チャンバの側壁に設けられた第1の蒸着装置で基
    板上にSiO2 等の接着層を0.2〜0.5μm成膜
    し、該接着層の上に真空チャンバの側壁に設けられ、ス
    パッタを併用した第2の蒸着装置で連続して高硬度でミ
    クロンオーダーの硬さ層を0.3〜1.5μm成膜する
    ことを特徴とする樹脂基板への成膜方法。
  2. 【請求項2】 真空チャンバ内で周回移動する樹脂基板
    と、該樹脂基板に蒸着材料を蒸着する蒸着装置との設け
    られた樹脂基板への成膜装置において、真空チャンバ側
    壁には、第1の蒸着装置と、第2の蒸着装置とが設けら
    れ、しかも、第1の蒸着装置は、蒸発源が一方が開口
    し、誘導加熱方式で加熱された筒状体と、該筒状体の開
    口部に設けられ、且つ孔の穿設された2段階の遮蔽板と
    から構成され、筒状体内にはAr等の不活性ガスが連続
    供給される蒸着材料とともに送りこまれる構造であり、
    第2の蒸着装置は、交互に電力を印加するスイッチ回路
    の設けられた一対のターゲットと、該ターゲットの中央
    部分に蒸発源が設けられた構成であることを特徴とする
    樹脂基板への成膜装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671474B1 (ko) * 2006-09-14 2007-01-19 한국진공주식회사 자동차 램프의 반사막과 보호막 자동 코팅장치
CN103290362A (zh) * 2013-04-23 2013-09-11 中山天誉真空科技有限公司 一种免底涂工艺

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KR100671474B1 (ko) * 2006-09-14 2007-01-19 한국진공주식회사 자동차 램프의 반사막과 보호막 자동 코팅장치
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