JP2010229478A

JP2010229478A - 成膜装置

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Publication number: JP2010229478A
Application number: JP2009077681A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Shibata; 哲司柴田; Takahiko Hirai; 孝彦平井
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP5491755B2

Abstract

【課題】
基材との密着性の高い皮膜を形成することができる成膜装置を提供する。
【解決手段】
大気圧及びその近傍の圧力下でプラズマＰを生成する。このプラズマＰを基材Ｆの表面に供給してその表面に成膜するための成膜部１を備えた成膜装置に関する。成膜部１でプラズマＰを供給する前の基材Ｆの表面にプライマー層を形成するためのプライマー層形成部２を備える。プライマー層形成部２で基材Ｆの表面にプライマー層を形成した後、成膜部１でプライマー層の表面に皮膜をプラズマＰにより成膜することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、反射防止フィルムやガスバリアフィルムなどを形成するにあたって、基材の表面に薄膜を形成する際に用いられる成膜装置に関するものである。

従来より、大気圧及びその近傍の圧力下でプラズマを生成し、このプラズマでフィルムなどの基材を処理することが行われている（例えば、特許文献１参照）。プラズマによる基材への処理としては、クリーニングやエッチングの他に、成膜することも行われている。

特開２００４−８４０２７号公報

しかし、大気圧及びその近傍の圧力下で生成したプラズマでは、減圧状態で生成したプラズマに比べて、成膜材料に大きな運動エネルギーを与えることができないので、基材と密着性が低い皮膜しか形成できないという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基材との密着性の高い皮膜を形成することができる成膜装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る成膜装置は、大気圧及びその近傍の圧力下でプラズマＰを生成し、このプラズマＰを基材Ｆの表面に供給してその表面に成膜するための成膜部１を備えた成膜装置において、成膜部１でプラズマＰを供給する前の基材Ｆの表面にプライマー層を形成するためのプライマー層形成部２を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る成膜装置は、請求項１において、プライマー層形成部２が化学気相蒸着によりプライマー層を形成するものであることを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る成膜装置は、請求項１において、プライマー層形成部２がプライマーＭを基材Ｆに供給してプライマー層を形成するものであることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る成膜装置は、請求項１乃至３のいずれか一項において、成膜部１とプライマー層形成部２との間にガス吸引部３を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る成膜装置は、請求項１乃至４のいずれか一項において、成膜部１とプライマー層形成部２との間に遮蔽板４を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係る成膜装置は、請求項１乃至５のいずれか一項において、プライマー層形成部２にプライマー層を加熱硬化させるためのヒータ部５を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項７に係る成膜装置は、請求項１乃至６のいずれか一項において、基材Ｆの表面に形成されたプライマー層の表面改質をするための表面改質部６を備えて成ることを特徴とするものである。

本発明の請求項８に係る成膜装置は、請求項１乃至７のいずれか一項において、プライマー層形成部２がシリコン原子と炭素原子とを２個以上含む有機鎖からなるプライマー層を基材Ｆに形成するものであることを特徴とするものである。

本発明の請求項９に係る成膜装置は、請求項１乃至８のいずれか一項において、プライマー層形成部２が自己組織化膜のプライマー層を形成するものであることを特徴とするものである。

請求項１の発明では、プライマー層形成部２で基材Ｆの表面にプライマー層を形成した後、成膜部１でプライマー層の表面に皮膜をプラズマＰにより成膜することができ、基材Ｆと皮膜との間にプライマー層を介在させて皮膜の密着性を高くすることができるものである。

請求項２の発明では、プライマーの塗布によりプライマー層を形成する場合に比べて、成膜速度を速くすることができ、また処理面積も大きくでき、さらに凹凸のある基材Ｆの表面でも均一に成膜することができ、密着性の高いプライマー層を効率よく形成することができるものである。

請求項３の発明では、ＣＶＤ法に比べて、簡単な装置でプライマー層を形成することができ、プライマー層を安価に形成することができるものである。

請求項４の発明では、成膜部１で使用したガスをプライマー層形成部２に流入させないようにガス吸引部３で吸引して除去することができ、成膜部１で使用したガスがプライマー層に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。

請求項５の発明では、成膜部１で使用したガスをプライマー層形成部２に流入しないように遮蔽板４で遮蔽することができ、成膜部１で使用したガスがプライマー層に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。

請求項６の発明では、プライマー層の硬化を加熱により促進することができ、プライマー層を効率よく形成することができるものである。

請求項７の発明では、表面改質部６でプライマー層の表面を改質することができ、プライマー層とプラズマＰで成膜される皮膜との密着性を高くすることができるものである。

請求項８の発明では、プライマーに有機シラン化合物を用いることにより、有機物系の基材と皮膜との密着性を高めることができるものである。

請求項９の発明では、有機シラン化合物のプライマーに自己組織化膜を用いることにより、分子レベルの非常に薄いプライマー層を形成することができ、成膜後の干渉ムラを抑制しながら密着性を向上できるものである。

本発明の実施の形態を示す概略の断面図である。同上の電極部品の一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。同上の他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上のさらに他の実施の形態の一例を示す概略の断面図である。同上の比較例を示す概略の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

図１に成膜装置の一例を示す。この成膜装置は成膜部１とプライマー層形成部２とを備えて形成されている。成膜部１はプラズマを用いた化学気相蒸着法（プラズマＣＶＤ法）により成膜するものであって、一対の電極４１、４１を上下に対向配置して備えると共に対向する電極４１、４１の間の空間を対向領域４２として形成するものである。また、上側の電極４１は円筒状のロール電極４１ａとして形成されており、下側の電極４１は平板状の平板電極４１ｂとして形成されている。図１のものではロール電極４１ａと平板電極４１ｂは紙面に直交する方向に長尺に形成されている。また、ロール電極４１ａの両端面には軸部４０が突設されており、ロール電極４１ａは略水平の軸部４０を中心として回転駆動自在に形成されている。電極４１（４１ａ、４１ｂ）は銅、アルミニウム、チタニウム合金、真鍮、耐食性の高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４など）などの導電性の金属材料で形成することができる。耐久性を向上させる場合には、その表面にアルミナ等のセラミックス層を溶射により形成することができる。

ロール電極４１ａの周面は曲面であるため、ロール電極４１ａの下面と平板電極４１ｂの上面との間隔は、軸部４０の真下が最も狭く、平板電極４１ｂの両方の長辺に向かうに従って徐々に広がるように形成されている。すなわち、ロール電極４１ａの下面における周面の接線方向と平行な方向（平板電極４１ｂの短手方向と平行な方向）において、対向領域４２の間隔がその中央部から両側に向かって徐々に広がるように形成されている。このように電極４１、４１の間隔を上下方向で不均一にすることによって、ストリーマ放電形成手段を形成することができる。すなわち、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂとの間隔は平板電極４１ｂの短手方向（図面の紙面と平行な水平方向）における対向領域４２の両端になるほど広くなるため、対向領域４２の中央部に比べて電界強度が低くなる。従って、対向領域４２の中央部から両端に向かって電界強度が徐々に小さくなるように不均一な電界強度分布が生じることになる。ここで、対向領域４２の中央部における電界強度は２０ｋＶ／ｍｍ、対向領域４２の両端における電界強度は１８ｋＶ／ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。上記の対向領域４２は被処理物である基材ＦにプラズマＰにより成膜するための空間として形成されている。

また、下側の平板電極４１ｂは電源２１が接続されて高圧電極として形成されていると共に上側のロール電極４１ａは軸部４０において接地されて接地電極として形成されている。また、平板電極４１ｂの上面を含む全面はアーク放電の防止のためにカバー材６０により被覆されている。カバー材６０は、例えば、石英ガラス、アルミナ、チタン酸バリウム、イットリア、ジルコニウムなどのガラス質材料やセラミック材料などの高融点の絶縁材料（誘電体）で形成することができ、比誘電率が５以上であることが好ましい。また、カバー材６０の皮膜の厚みは全体にわたって略一定であり、例えば、０．５〜５ｍｍとすることができる。尚、ロール電極４１ａの周面も上記カバー材６０と同様の誘電体で被覆することができる。そして、平板電極４１ｂには上下に貫通する多数個のガス流通孔３０が形成されている。ガス流通孔３０はカバー材６０も上下に貫通するものであり、カバー材６０の上面と下面の両方に開口して形成されている。また、平板電極４１ｂを複数配設することにより、成膜面積を自在に変化させることができる。

プライマー層形成部２は、基材Ｆと反応結合する官能基と、後述のプラズマＰにより成膜される皮膜と反応結合する官能基を同時に有するプライマー層を形成するための装置であって、成膜部１の側方でロール電極４１ａの回転方向と反対側に配置されるものである。このプライマー層形成部２は化学気相蒸着装置、いわゆるＣＶＤ装置で形成されている。すなわち、作製したい薄膜のプライマー層の構成元素を含む化合物（プライマーＭ）の原料ガスを基材Ｆの表面に供給し、気相または基材Ｆの表面での化学反応により薄膜のプライマー層を作製する方法である。本発明では熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤなどの方式の装置を用いることができる。図１のものでは、気相状態のプライマーＭを生成して供給するための気相生成部２ａと、気相生成部２ａを覆うカバー部材２ｂとで構成されている。また、プライマーＭとしては有機シラン系材料を用いることができ、特に、ビニル、エポキシ、アミノ基を持つシランカップリング剤を用いるのが好ましい。これにより、シリコン原子と炭素原子とを２個以上含む有機ケイ素化合物の有機鎖からなるプライマー層を形成することができる。また、自己組織化膜のプライマー層を形成することもできる。自己組織化膜は、外部からの細かい制御を加えていない状態で、膜材料そのものがもつ機構によって形成される一定の秩序をもつ組織をもった単分子膜やＬＢ膜などの超薄膜のことである。本発明では、ｎ−オクタデシルトリメトキシシラン、ｐ−アミノフェニルトリメトキシシランなどを用いて自己組織化膜のプライマー層を形成することができる。本発明において、プライマー層の厚みはプライマーＭの成分や、基材Ｆと後述のプラズマＰにより成膜される皮膜との密着性により適宜設定可能であるが、例えば、１ｎｍ〜０．１ｍｍとすることができる。

そして、本発明の成膜装置を用いて以下のように成膜することができる。まず、大気圧又はその近傍の圧力下（９０〜１０７ｋＰａ）において、成膜用ガスＧを平板電極４１ｂのガス流通孔３０を通じて対向領域４２に導入しながら、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの間に電圧を印加することによって対向領域２に多数本のストリーマ放電を発生させてプラズマＰを生成する。ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの間に印加される電圧の波形は正弦波などの連続波形とすることができ、その周波数は１ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。連続波形の電圧を用いると、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの間への電力の供給を大きくすることができ、高密度のプラズマを生成することができる。また、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの間に印加される電圧の波形はパルス波形とすることもでき、この場合は、周波数は０．５ｋＨｚ〜２００ＭＨｚに設定するのが好ましい。パルス波形の電圧を用いることにより、対向領域４２の温度上昇を抑制することができ、耐熱性の低い基材Ｆであっても成膜することができる。ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの間に印加される電圧は、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの間の距離や成膜用ガスＧの組成等によって異なるが、電界強度が１ｋＶ〜３０ｋＶ／ｍｍの範囲になるように設定するのが好ましい。また、成膜用ガスＧは皮膜の構成成分とキャリアガスとを含有するものである。皮膜の構成成分としてはシラン化合物と酸素ガスとを用いることができ、シラン化合物としては、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサメチルジシラザン、テトラエトキシシラン、テトラメチルシランなどを好適に用いることができる。シラン化合物は気化して用いることができる。キャリアガスとしてはアルゴン、窒素、ヘリウムなどを用いることができる。成膜用ガスＧ中における気化したシラン化合物の含有割合は、例えば、０．０１〜２０ｖｏｌ％とすることができ、成膜用ガスＧ中における酸素ガスの含有割合は、例えば、０．０１〜２ｖｏｌ％とすることができ、残部をキャリアガスとすることができる。また、成膜用ガスＧの供給量は例えば、成膜幅１ｍあたり１０〜５００リットル／分とすることができる。

そして、ロール電極４１ａの外周に合成樹脂フィルムなどの可撓性の長尺の基材Ｆを掛架し、軸部４０を中心にロール電極４１ａを回転させることによって、基材Ｆを長尺方向に連続して進行させて搬送する。これにより、基材Ｆがロール電極４１ａとプライマー層形成部２との間を通過した後、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂとの間を通過することになる。従って、基材Ｆがロール電極４１ａとプライマー層形成部２との間を通過する際に、基材Ｆの表面にプライマー層が形成され、この後、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂとの間を通過する際に、基材Ｆに設けたプライマー層の表面にさらにプラズマＰによる成膜により皮膜が形成されることになり、基材Ｆの搬送方向の全長にわたってプライマー層及び皮膜を形成することができる。尚、基材Ｆの搬送速度は０．０５〜３０ｍ／分とすることができるが、これに限定されるものではない。

本発明では、プライマー層形成部２で基材Ｆの表面にプライマー層を形成した後、成膜部１でプライマー層の表面に皮膜をプラズマＰにより成膜することができ、基材Ｆと皮膜との間にプライマー層を介在させて皮膜の密着性を高くすることができるものである。

図３に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、プライマー層形成部２にヒータ部５を備えたものであり、その他の構成は図１のものと同様である。ヒータ部５は赤外線ヒータなどを用いることができ、カバー部材２ｂの下側（基材Ｆの搬送方向の下流側）に配置されている。

この成膜装置では、気相生成部２ａで生成したプライマーＭを基材Ｆに供給して堆積した直後に、ヒータ部５で加熱してプライマー層の硬化及び基材Ｆとの結合を加熱により促進することができ、プライマー層を効率よく形成することができるものである。

図４に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、成膜部１とプライマー層形成部２の間にガス吸引部３を設けたものであり、その他の構成は図３と同様である。ガス吸引部３はポンプなどに接続されたパイプ（ノズル）で形成することができ、ロール電極４１ａの方に向けて開口させている。

この成膜装置では、成膜用ガスＧが対向領域４２から漏れ出してプライマー層形成部２に流入する前に、ガス吸引部３で吸引して除去することができ、成膜用ガスＧがプライマー層に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。

図５に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、成膜部１とプライマー層形成部２の間に一対のガス吸引部３、３を設け、さらに一対のガス吸引部３、３の間に表面改質部６を設けたものであり、その他の構成は図３と同様である。ガス吸引部３は上記と同様にポンプなどに接続されたパイプで形成することができ、ロール電極４１ａの方に向けて開口させている。一対のガス吸引部３、３はロール電極４１ａの回転方向に並べて設けられている。一方のガス吸引部３はプライマー層形成部２と表面改質部６との間に設けられており、プラズマＰ’がプライマー層形成部２に流入する前に、ガス吸引部３で吸引して除去することができ、プラズマＰ’がプライマー層に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。また、他方のガス吸引部３は成膜用ガスＧが対向領域４２から漏れ出して表面改質部６に流入する前に、ガス吸引部３で吸引して除去することができ、成膜用ガスＧが表面改質に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。

表面改質部６は基材Ｆに形成されたプライマー層の表面にプラズマＰ’を供給し、プライマー層の表面に配向した有機官能基を除去することにより、次工程のプラズマＰによる成膜で得られる皮膜との密着性を高めることができるものである。この表面改質工程には、各種表面改質方法を用いることができるが、特に、改質能力の高い大気圧プラズマ表面改質装置を用いることが好ましい。この成膜装置では、外面が誘電体４４で覆われた誘電体被覆電極４５をロール電極４１ａの外周面と間隙を開けて配置することにより表面改質部６を形成している。プラズマＰ’は、成膜用ガスＧを用いずに、誘電体被覆電極４５とロール電極４１ａとの間に空気を介在させた状態で放電させて生成するものであり、誘電体被覆電極４５とロール電極４１ａとの間隔や印加電圧等のプラズマＰ’の生成条件はプラズマＰの場合と同様である。また、プラズマＰ’の生成時に、窒素、酸素、アルゴンのいずれかを含むガスを誘電体被覆電極４５とロール電極４１ａとの間に適宜投入することもでき、表面改質効果を高めることができる。

図６に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、プライマー層形成部２の上側（基材Ｆの搬送方向の上流側）にガス吸引部３と基材プラズマ処理部４６とを設けたものであり、その他の構成は図５に示すものと同様である。尚、図６のものは、図５のものに比べて、平板電極４１ｂ、プライマー層形成部２、表面改質部６及びガス吸引部３を反時計回りに位置をずらして配置したものである。ガス吸引部３は上記と同様にポンプなどに接続されたパイプで形成することができ、ロール電極４１ａの方に向けて開口させている。ガス吸引部３はプライマー層形成部２と基材プラズマ処理部４６との間に設けられており、プラズマＰ”がプライマー層形成部２に流入する前に、ガス吸引部３で吸引して除去することができ、プラズマＰ”がプライマー層に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。

基材プラズマ処理部４６は、プライマー層の堆積前に基材Ｆの表面を改質することにより、有機汚染物を除去し、さらに、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基などの親水性官能基を基材Ｆの表面に付与することができ、プライマー層と基材Ｆとの結合を強化することができる。この基材プラズマ処理工程には、各種表面改質方法を用いることができるが、特に、改質能力の高い大気圧プラズマ表面改質装置を用いることが好ましい。この場合、表面改質部６と同様に、外面が誘電体４４で覆われた誘電体被覆電極４５をロール電極４１ａの外周面と間隙を開けて配置することにより基材プラズマ処理部４６を形成している。プラズマＰ”は、成膜用ガスＧを用いずに、誘電体被覆電極４５とロール電極４１ａとの間に空気を介在させた状態で放電させて生成するものであり、誘電体被覆電極４５とロール電極４１ａとの間隔や印加電圧等のプラズマＰ”の生成条件はプラズマＰの場合と同様である。

図７に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、一対のロール電極４１ａ、４１ａを備えて形成されるものであり、その他の構成は図６のものと同様である。一方のロール電極４１ａの下側には、基材プラズマ処理部４６とガス吸引部３とヒータ部５を具備するプライマー層形成部２とが配設されている。他方のロール電極４１ａは遮蔽ボックス４７で覆われており、このロール電極４１ａの下側に表面改質部６と一対のガス吸引部３、３と平板電極４１ｂとが配設されている。遮蔽ボックス４７には導入口４８と導出口４９とが設けられている。

そして、基材Ｆは一方のロール電極４１ａと基材プラズマ処理部４６との間、及び一方のロール電極４１ａとプライマー層形成部２との間を通過させた後、中間ロール５０に支持されながら導入口４８から遮蔽ボックス４７に導入され、この後、他方のロール電極４１ａと表面改質部６との間、及び他方のロール電極４１ａと平板電極４１ｂとの間を通過させられ、導出口４９から遮蔽ボックス４７外に導出されるものである。

このようにプライマー層形成部２と成膜部１とを分離して遮蔽ボックス４７で遮蔽することにより、プライマー層形成部２と成膜部１とが互いに悪影響を及ぼすのを防止することができるものである。

図８に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、成膜部１とプライマー層形成部２との間に遮蔽板４を設けたものであり、その他の構成は図３と同様である。遮蔽板４は耐食性の高い金属板等で形成することができ、ロール電極４１ａの周面と僅かに間隙を介して配置されている。

この成膜装置では、成膜用ガスＧが対向領域４２から漏れ出してプライマー層形成部２に流入するのを遮蔽板４で遮断することができ、成膜用ガスＧがプライマー層に混入するなどの悪影響を防止することができるものである。

図９に他の実施の形態を示す。この成膜装置ではプライマー層形成部２をＣＶＤ装置の代わりにプライマーＭの塗布装置で形成したものであり、その他の構成は図１のものと同様である。塗布装置はロールコータ５１で形成されており、容器５２に溜められたプライマーＭを転写して塗布するものである。

この成膜装置では、ＣＶＤ法に比べて、簡単な装置でプライマー層を形成することができ、プライマー層を安価に形成することができる。

プライマー層形成部２は図９のようなロールコーター５１の他に、インクジェット等による塗布や、超音波霧化装置等によるスプレー塗布や、気化装置によるＣＶＤなどで形成することができる。

図１０に他の実施の形態を示す。この成膜装置では、リモート型の大気圧プラズマを用いたものであり、図１〜９で示したダイレクト型の大気圧プラズマを用いたものとは異なるものである。すなわち、ダイレクト型の大気圧プラズマを用いた成膜装置では、対向配置された電極４１、４１の間に基材Ｆを導入してプラズマＰで成膜したり、誘電体被覆電極４５とロール電極４１ａの間に基材Ｆを導入してプラズマＰ’やプラズマＰ”でプライマー層の表面改質処理や基材Ｆのプラズマ処理をするものであるが、リモート型の大気圧プラズマを用いた成膜装置では、プラズマ生成装置でプラズマを生成した後、このプラズマを基材に吹き付けるようにするものである。図１０のものでは、複数本の搬送ローラ５５を並べて形成される搬送手段で板状の基材Ｆを搬送するものであり、その上方に基材プラズマ処理部４６、プライマー層形成部２、ヒータ部５、表面改質部６、成膜部１を基材Ｆの搬送方向に沿って順に並べて形成されている。そして、基材プラズマ処理部４６からプラズマＰ”を基材Ｆの表面に供給した後、この基材Ｆの表面にプライマー層形成部２から気相状態のプライマーＭを供給してヒータ部５で加熱硬化してプライマー層ＰＳを形成し、さらに表面改質部６からプラズマＰ’を供給して表面改質処理を行い、この後、成膜部１からプラズマＰを供給して皮膜Ｃを形成するものである。

このように本発明の成膜装置は、基材の形状や材質に応じてリモート、ダイレクト型を適宜選択することができる。基材Ｆが金属基板や回路パターンが形成された導電性基板では基材Ｆの厚みや可撓性を考慮してリモート型プラズマ装置を用いることができ、基材Ｆが樹脂フィルム等で改質能力の高いダイレクト型プラズマ装置を用いることができる。

以下本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
図１に示す成膜装置を形成した。

高圧電極となる平板電極４１ｂを図２に示す。始めにアルミナ粉末を含む混合材料をシート状に成形することにより、カバー材６０となる第１のシート材（厚み１．０ｍｍ）と第２のシート材（厚み１．４ｍｍ）を形成し、第１及び第２のシート材それぞれについて、隣り合うガス流通孔３０、３０同士の間隔が４．５ｍｍとなるように平面視４５×２２ｍｍの領域内に直径１ｍｍの５５個の貫通孔を形成した。次に、シート材に形成した貫通孔よりも大きい直径３ｍｍの貫通孔がシート材の貫通孔を囲むパターン形状となるように、厚み３０μｍのタングステン層を第１のシート材の一面に印刷成形した。次に、タングステン層の上面に第２のシート材を積層し、積層体を加熱焼成することにより平板電極４１ｂを形成した。

上記の平板電極４１ｂを３個用意し、各々タングステン層に電源２１を接続し、図１のように平板電極４１ｂと対向する位置に、接地した直径３００ｍｍの円筒状のロール電極４１ａを配置した。ロール電極４１ａの材質はＳＵＳ３０４である。この時、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂの最短部の距離を１ｍｍとした。

そして、平板電極４１ａのガス流通孔３０から薄膜の皮膜を形成するための成膜用ガスＧを噴出することにより、ロール電極４１ａと平板電極４１ｂとの間に形成される放電空間の対向空間４２に成膜用ガスＧを導入した。

プライマー層形成部２はプライマー霧化機構を持つＣＶＤ成膜装置とし、プラズマＰによる成膜前に基材Ｆの表面に塗布されるようにした。

（実施例２）
図３に示すように、実施例１の成膜装置において、プライマー層形成部２のＣＶＤ成膜装置と成膜部１との間に、赤外線ヒータであるヒータ部５を設置した。

（実施例３）
図４に示すように、実施例２の成膜装置において、ヒータ部５と成膜部１との間に、ガス吸引部３のノズルを設置し、成膜部１からプライマー層形成部２への成膜用ガスＧの流入を抑制した。

（実施例４）
図５に示すように、実施例３の成膜装置において、ヒータ部とガス吸引部３との間に、棒状の誘電体被覆電極４５を持つ表面改質部（大気圧プラズマ照射装置）６とガス吸引部３のノズルを設置し、プライマー層の表面の改質を行うようにした。

（実施例５）
図６に示すように、実施例４の成膜装置において、ＣＶＤ成膜装置の前（上方）に、棒状の誘電体被覆電極４５を持つ基材プラズマ処理部４６（大気圧プラズマ照射装置）とガス吸引部３のノズルを設置し、基材Ｆの表面の改質を行うようにした。

（実施例６）
図７に示すように、基材プラズマ処理部４６とプライマー層形成部２及びヒータ部５と、表面改質部６及び成膜部１とを分離した成膜装置を用いた。いずれも接地した直径３００ｍｍの円筒状のロール電極４１ａを用いた。

（実施例７）
図４に示すように、実施例２の装置のヒータ部５と成膜部１との間に、隔壁を設置し、プラズマ成膜部からプライマー形成部へのガスの流入を抑制した。

（実施例８）
プライマー層形成部２をロールコータで形成したものあり、成膜部１の前に基材Ｆの表面に塗布されるようにした。

（比較例）
図１１に示すように、プライマー層形成部２を省略した以外は実施例１と同様にした。

（評価）
上記のような成膜装置を用いて、大気圧下でＰＥＴフィルム（基材Ｆ）の表面に酸化シリコン成膜を行った。プライマーＭにはｎ−オクタデシルトリメトキシシラン（ＯＤＳ）溶液を用いた。ＰＥＴフィルムは幅２００ｍｍのものを用いた。成膜部１の平板電極４１ｂのガス流通孔３０から対向領域４２にアルゴンガスを３０（Ｌ／ｍｉｎ）、ガス化したヘキサメチルジシロキサンを０．２５（Ｌ／ｍｉｎ）およびＯ_２ガスを０．２（Ｌ／ｍｉｎ）供給した。平板電極４１ｂに正弦波状波形を有する５０ｋＨｚ、１０ｋＶの電圧を印加し、電極４１、４１間で放電を発生させた。また、ＰＥＴフィルムを１（ｍ／ｍｉｎ）の速度で搬送した。尚、表面改質部６におけるプラズマＰ’の印加条件及び基材プラズマ処理部４６におけるプラズマＰ”の印加条件も、成膜部１のプラズマＰの印加条件と同様にすることができるが、プラズマＰ’及びＰ”を生成するためのガスとしては空気を用いた。

実施例１〜８及び比較例について成膜後の密着性を測定した。密着性はＪＩＳＫ５４００に基づき評価した。これらの結果を表１に示す。

表１に示すように、プライマー層を形成することにより、密着性が大きく向上することがわかる。よって、プライマー層形成部２を追加した実施例１〜８は、比較例よりも皮膜の密着性向上効果が高いと言える。

１成膜部
２プライマー層形成部
３ガス吸引部
４遮蔽板
５ヒータ部
６表面改質部
Ｐプラズマ
Ｆ基材
Ｍプライマー

Claims

大気圧及びその近傍の圧力下でプラズマを生成し、このプラズマを基材の表面に供給してその表面に成膜するための成膜部を備えた成膜装置において、成膜部でプラズマを供給する前の基材の表面にプライマー層を形成するためのプライマー層形成部を備えて成ることを特徴とする成膜装置。
プライマー層形成部が化学気相蒸着によりプライマー層を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
プライマー層形成部がプライマーを基材に供給してプライマー層を形成するものであることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
成膜部とプライマー層形成部との間にガス吸引部を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の成膜装置。
成膜部とプライマー層形成部との間に遮蔽板を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の成膜装置。
プライマー層形成部にプライマー層を加熱硬化させるためのヒータ部を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の成膜装置。
基材の表面に形成されたプライマー層の表面改質をするための表面改質部を備えて成ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の成膜装置。
プライマー層形成部がシリコン原子と炭素原子とを２個以上含む有機鎖からなるプライマー層を基材に形成するものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の成膜装置。
プライマー層形成部が自己組織化膜のプライマー層を形成するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の成膜装置。