JP5101690B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
光学製品に利用される光学薄膜は、屈折率の異なる複数の層を備え、各層が基板の上に積層されることにより、反射防止特性、フィルター特性、反射特性等、各種の光学特性を発現する。高屈折率材料としては、例えば、タンタル、チタン、ニオブ、ジルコニウム等の金属の酸化物が利用され、低屈折率材料としては、例えば、シリコン酸化物やフッ化マグネシウムが利用されている。
光学薄膜の製造工程には、低屈折率材料や高屈折率材料等の誘電体からなる複数のターゲットを用い、各ターゲットから放出されるスパッタ粒子を順に基板の上に堆積させる、いわゆる、スパッタ法が用いられている。この種のスパッタ法としては、ターゲットの表面付近にプラズマを閉じ込めるマグネトロンスパッタ法、ターゲットに高周波電力を印加する高周波スパッタ法等が知られている。
スパッタ法におけるターゲット材料に誘電体を用いる場合には、誘電体に蓄積する電荷が異常放電を発生し易いことから、一般的に、高周波スパッタ法が選択される。一方、高周波スパッタ法を用いる場合には、マグネトロンスパッタ法に比べて、基板の搬送等に伴うプラズマ密度の変動を招き易く、また、成膜速度を大幅に遅くしてしまう問題がある。そこで、光学薄膜の製造方法においては、上記問題を解決するため、従来から、各種の提案がなされている。
特許文献1に記載する成膜装置は、真空槽の内部に回転ドラムを配置し、真空槽の内部を、回転ドラムの周方向に沿って、複数の処理領域に区画する。例えば、回転ドラムの回りには、マグネトロンスパッタ法を用いて金属層を形成するための処理領域と、マグネトロンスパッタ法を用いてシリコン層を形成するための処理領域と、酸素プラズマを生成して酸化処理を実行するための処理領域とが区画される。特許文献1に記載する成膜装置は、回転ドラムを回転することによって、回転ドラムに取付けられる基板の表面に、金属層の形成と、シリコン層の形成と、各層の酸化処理とを選択的に繰り返して実行する。これによって、特許文献1は、高屈折率材料の堆積と、低屈折率材料の堆積とを安定な堆積条件の下で加速できることから、光学薄膜の成膜処理の安定化と高速化とを図ることができる。
光学製品に利用される光学薄膜は、外部からの各種液状体が薄膜表面に付着することにより、その光学特性を容易に劣化させてしまう。そのため、光学薄膜の表面には、各種液状体を撥液するための撥液性を有した撥液膜を形成することが望まれている。撥液膜の形成工程においては、まず、液体を撥液するための撥液基と、加水分解性の縮合基とを備えたシランカップリング剤を用い、ディッピング法を利用することによって、光学薄膜の表面に、シランカップリング剤からなるディッピング層を形成する。続いて、光学薄膜上に形成したディッピング層へ水を供給し、シランカップリング剤を重縮合させることによって撥液膜を形成する。
しかしながら、上記工程によって撥液膜を形成する場合には、重縮合開始剤となる水がディッピング層の表面から供給されるため、ディッピング層の表面がディッピング層の内部よりも先行して重縮合を開始してしまい、それ自体の重合化が進んで高分子化してしまう。この結果、ディッピング層の内部や基板付近では、水が到達し難くなる分だけ、シランカップリング剤の重合率が低くなり、基板との反応が遅くなってしまう。そのため、撥液膜の機械的強度や撥液膜と光学薄膜との間の密着性等が得難くなり、ひいては、撥液膜の剥がれを招いてしまう。
特開2007−247028号公報
本発明は、酸化物膜上に形成する撥液膜の機械的耐性を向上させた成膜装置及び成膜方法を提供する。
本発明の一態様は、成膜装置である。該成膜装置は、真空槽内で回転される基板に向けて粒子を放出することにより基板上に被酸化物膜を形成し、前記回転される基板上の前記被酸化物膜に向けて酸素プラズマを照射することにより前記基板上に酸化物膜を形成する酸化物膜形成部と、加水分解性の重縮合基と撥液基とを有するシランカップリング剤を前記回転される基板に向けて蒸発させて、前記酸化物膜上に前記シランカップリング剤を蒸着する蒸着部と、前記回転される基板上の前記酸化物膜に向けて水を供給することにより前記シランカップリング剤を重縮合させる重縮合部と、を備え、前記重縮合部は、前記蒸着部が前記酸化物膜上に前記シランカップリング剤を蒸着する前に、前記酸化物膜上に前記水を供給する。
本発明の別の態様は、成膜方法である。該成膜方法は、真空槽内で回転される基板に向けて粒子を放出することにより前記基板上に被酸化物膜を形成すること、前記回転される基板上の前記被酸化物膜に向けて酸素プラズマを照射することにより前記基板上に酸化物膜を形成すること、加水分解性の重縮合基と撥液基とを有するシランカップリング剤と、水とを前記酸化物膜に向けて供給することにより前記酸化物膜上に撥液膜を形成すること、を備え、前記撥液膜を形成することは、前記酸化物膜に前記シランカップリング剤を供給する前に、前記酸化物膜に前記水を供給することを含む。
本発明によれば、シランカップリング剤と基板との間で重縮合反応を起こすことができ、シランカップリング剤と基板との密着性を強固にすることができる。従って、酸化物膜上に形成する撥液膜の機械的耐性を向上させた成膜装置及び成膜方法を提供できる。
成膜装置を模式的に示す図。 重縮合部を模式的に示す図。 成膜方法を示すタイミングチャート。 接触角と成膜圧力との関係を示す図。 撥液膜の耐摩擦性を示す図。
以下、一実施形態の成膜装置10を図面に従って説明する。図1は成膜装置10を模式的に示す平面図であり、図2は重縮合部20を模式的に示す図である。図1において、成膜装置10は、紙面に対して垂直方向(以下単に、回転軸方向と言う。)に延びる多角筒状の真空槽11を備えている。
真空槽11は、回転軸方向に延びる円柱状の回転ドラム12を内部に備えている。回転ドラム12は、回転機構の一例である。回転ドラム12は、その中心軸(以下単に、回転軸Cと言う。)を中心にして、所定の回転速度、例えば、100rpmで左回り(図1に示す矢印方向)に回転する。回転ドラム12は、その外周面に沿って、成膜対象物としての基板Sを着脱可能に保持するホルダであり、基板Sの表面を、真空槽11の内側面に対向させながら、回転ドラム12の周方向に沿って回転させる。
真空槽11は、回転ドラム12の回転方向に沿って複数の表面処理部13を備えている。複数の表面処理部13の各々は、回転ドラム12の外周面、すなわち、基板Sの表面へ向けて、成膜材料を構成する成膜粒子、酸化ガス、シランカップリング剤、及び水を供給する。
一例として、真空槽11は、金属粒子を基板Sへ供給するための第一成膜処理部14と、シリコン粒子を基板Sへ供給するための第二成膜処理部15と、活性な酸素を基板Sへ供給するための酸化処理部16とを備えている。なお、第一成膜処理部14、第二成膜処理部15、および酸化処理部16は、酸化物膜形成部の一例である。図1に示す例では、複数(例えば2つ)の第一成膜処理部14が設けられている。さらに、真空槽11は、基板Sへシランカップリング剤を供給するための蒸着部17と、シランカップリング剤に重縮合を開始させる水を基板Sへ供給するための重縮合部20とを備えている。一例では、重縮合部20は、蒸着部17から見て、回転ドラム12の反回転方向に配置されている。すなわち、重縮合部20は、基板Sの回転方向において蒸着部17よりも上流側に配置されている。従って、回転軸Cを中心にして回転する基板Sは、重縮合部20と対向し、その後に、蒸着源18と対向する。
第一成膜処理部14は、タンタルやアルミニウム等の金属からなる第一ターゲット14aと、第一ターゲット14aをスパッタするための図示しない電極と、第一ターゲット14aから見て回転ドラム12に近い側を開閉する第一シャッタ14bとを搭載する。第一成膜処理部14は、成膜処理を実行するとき、第一シャッタ14bを開け、第一ターゲット14aから放出される金属粒子を回転ドラム12の外周面へ、すなわち、基板Sの表面へ供給する。これによって、第一成膜処理部14は、基板Sの表面に、被酸化物膜を構成する金属膜を形成する。第一成膜処理部14は、成膜処理を実行しないとき、第一シャッタ14bを閉じ、第一ターゲット14aに対して他の元素からの汚染を防ぐ。
第二成膜処理部15は、シリコンからなる第二ターゲット15aと、第二ターゲット15aをスパッタするための図示しない電極と、第二ターゲット15aから見て回転ドラム12に近い側を開閉する第二シャッタ15bとを搭載する。第二成膜処理部15は、成膜処理を実行するとき、第二シャッタ15bを開け、第二ターゲット15aから放出されるシリコン粒子を基板Sの表面へ供給する。これによって、第二成膜処理部15は、基板Sの表面に、被酸化物膜を構成するシリコン膜を形成する。第二成膜処理部15は、成膜処理を実行しないとき、第二シャッタ15bを閉じ、第二ターゲット15aに対して他の元素からの汚染を防ぐ。
酸化処理部16は、酸素ガスを用いてプラズマを生成する酸素プラズマ源であり、回転ドラム12に近い側を開閉するための酸化シャッタ16bを搭載する。酸化処理部16は、酸化処理を実行するとき、酸化シャッタ16bを開け、酸素プラズマ源によって生成される酸素プラズマを基板Sの表面に向けて照射する。これによって、酸化処理部16は、基板Sの上に形成される金属膜、又は、シリコン膜を酸化し、金属酸化物膜、又は、シリコン酸化物膜を形成する。酸化処理部16は、酸化処理を実行しないとき、酸化シャッタ16bを閉じ、プラズマ源に対して他の元素からの汚染を防ぐ。
蒸着部17は、撥液基を有したシランカップリング剤を収容する蒸着源18と、蒸着源18を加熱するヒータ19と、蒸着源18から見て回転ドラム12に近い側を開閉する第三シャッタ17bとを搭載する。蒸着部17は、回転軸方向に沿って延びる管状に形成され、管内に収容するシランカップリング剤を、基板Sにおける回転軸方向の全幅にわたり蒸着可能にする。蒸着部17は、撥液膜を成膜するとき、ヒータ19を駆動し、第三シャッタ17bを開け、蒸着源18から放出されるシランカップリング剤を基板Sの上に蒸着する。蒸着部17は、撥液膜を成膜しないとき、第三シャッタ17bを閉じ、蒸着源18に対して他の元素からの汚染を防ぐ。
図2において、重縮合部20は、水を貯留するための貯留タンク21と、貯留タンク21からの水を基板Sに向けて供給するためのシャワーヘッド22とを有する。貯留タンク21は、真空槽11との圧力差によって、自身の内部に貯留する水をシャワーヘッド22へ導出する。シャワーヘッド22は、回転軸Cの軸方向に沿って延びる管状に形成され、貯留タンク21から供給される水を、基板Sにおける回転軸方向の全幅にわたり供給可能にする。
重縮合部20は、貯留タンク21とシャワーヘッド22との間に、マスフローコントローラ23と、供給バルブ24と、メインバルブ25とを有する。重縮合部20は、基板Sへ水を供給するとき、供給バルブ24とメインバルブ25とを開け、マスフローコントローラ23を用いて、水の供給量を所定値に調整する。重縮合部20は、供給バルブ24とシャワーヘッド22とを結ぶバイパスラインの途中にバイパスバルブ26を有する。重縮合部20は、貯留タンク21をセットするとき、メインバルブ25を閉じた状態でバイパスバルブ26を開け、貯留タンク21の内部に残留する気体を真空槽11へ排気する。これによって、重縮合部20は、基板Sに向けて水を供給するとき、より高い純度の下で水を供給できる。
重縮合部20は、シリコン酸化物膜(あるいは、金属酸化物膜)の上に撥液膜を成膜するとき、第三シャッタ17bが開く前に、マスフローコントローラ23を駆動して、回転する酸化物膜の表面に所定流量の水を供給する。これによって、重縮合部20は、蒸着源18からのシランカップリング剤が酸化物膜の表面に到達する前に、シャワーヘッド22からの水を酸化物膜の表面に付着させる。酸化物膜の表層に付着する水は、後続するシランカップリング剤と酸化物膜の表層とを縮合させると共に、後続するシランカップリング剤を重縮合させる。
さらに、重縮合部20は、シランカップリング剤が酸化物膜の上に向けて供給される間、マスフローコントローラ23を駆動して、酸化物膜の上に所定流量の水を供給し続ける。これによって、基板Sが1回転する間には、1回転分の水と1回転分のシランカップリング剤とが酸化物膜の全体で反応し、1回転分の水が1回転分のシランカップリング剤に重縮合を開始させる。すなわち、基板Sが1回転する間には、1回転分のシランカップリング剤だけが重縮合し、重合率の高い1回転分の撥液膜を形成する。そして、重縮合部20は、基板Sが回転するたびに、1回転分の撥液膜を積重ね、基板Sの面方向と撥液膜の膜厚方向とにおいて重合率を向上させる。
次に、成膜装置10を用いて光学薄膜を成膜するための成膜方法について以下に説明する。図3は、酸化処理部16、重縮合部20、及び蒸着部17に関わる駆動信号のタイムチャートを示す。
成膜装置10は、基板Sに光学薄膜を成膜するとき、まず、回転ドラム12を所定速度で回転すると共に、第一シャッタ14b、第二シャッタ15b、酸化シャッタ16b、及び第三シャッタ17bを閉じた状態で、第一成膜処理部14、第二成膜処理部15、及び酸化処理部16を駆動する。
次いで、成膜装置10は、回転ドラム12を回転しながら第一シャッタ14bを開けることによって、基板Sの表面に金属膜を形成する。この際、成膜装置10は、酸化シャッタ16bを開け、最表面の金属膜を順次酸化して、基板Sの上に金属酸化物膜を形成する。
成膜装置10は、金属酸化物膜を形成すると、回転ドラム12を回転しながら第二シャッタ15bを開けることによって、金属酸化物膜の表面にシリコン膜を形成する。この際、図3に示すように、プロセス時間が酸化開始時間T1になると、成膜装置10は、プロセス時間が酸化終了時間T2になるまで、酸化シャッタ16bを開け続け、最表面のシリコン膜を順次酸化して、金属酸化物膜の上にシリコン酸化物膜を形成する。
成膜装置10は、プロセス時間が重縮合開始時間T3になると、プロセス時間が重縮合終了時間T5になるまで、重縮合部20を駆動し、シリコン酸化物膜に向けて水を供給し続ける。この間、成膜装置10は、プロセス時間が蒸着開始時間T4になると、プロセス時間が重縮合終了時間T5になるまで、第三シャッタ17bを開け続け、シリコン酸化物膜に向けてシランカップリング剤、例えばC17Si(OCHを供給し、これによって、撥液膜を形成する。
この際、成膜装置10は、蒸着部17の第三シャッタ17bを開ける前に、マスフローコントローラ23を駆動して、シリコン酸化物膜の表面に所定流量の水を供給する。シリコン酸化物膜の表層に付着する水は、後続するシランカップリング剤とシリコン酸化物膜の表層とを縮合させると共に、後続するシランカップリング剤を重縮合させる。すなわちシランカップリング剤C17Si(OCHは、終端部がメトキシ基で終端されている。水を供給すると、水と反応して脱アルコ−ル反応を起こし、終端部が水酸基となる。そして、下地のSiOと重縮合反応を起こし、基板と強固に吸着することになる。そのため、真空中で蒸着する直前に供給することが重要になる。これによって、成膜装置10は、撥液膜とシリコン酸化物膜との間の界面に高い密着性を発現させられる。
そして、成膜装置10は、基板Sに向けてシランカップリング剤を供給する間、シャワーヘッド22からの水を基板Sに向けて供給し続ける。これによって、成膜装置10は、基板Sが回転するたびに、高い重合率からなる撥液膜を積重ねる。この結果、成膜装置10は、撥液膜とシリコン酸化物膜との間の密着性を向上でき、かつ、撥液膜の全体にわたりシランカップリング剤を均一に重縮合させることができる。ひいては、シリコン酸化物膜上に形成する撥液膜の機械的耐性を向上できる。
(実施例)
次に、成膜装置10を用いて成膜した撥液膜の機械的耐性について以下に説明する。まず、撥液膜の撥液性に基づいて、成膜時における水の流量を設定した。
一例として、シランカップリング剤の供給量を一定量に設定し、水の流量のみを変更した複数の成膜条件の下で、それぞれ撥液膜を成膜した。次いで、各撥液膜について、撥液膜の表面に滴下した水滴の表面と、該撥液膜の表面とのなす角度(以下単に、対水接触角と言う。)を計測した。各撥液膜の成膜時における成膜圧力と対水接触角との関係を図4に示す。なお、図4に示す成膜圧力は、シャワーヘッド22と基板Sとの間の圧力であり、撥液膜の成膜時における水の流量と比例する値である。
図4において、成膜圧力が10−4〜10−3torrになる場合には、120°付近の高い対水接触角が認められ、撥液膜が十分な撥液性を有することが分かる。一方、成膜圧力が10−3torrよりも高くなると、成膜圧力が増加するに連れて、すなわち、成膜時の水の流量が増加するに連れて、成膜時の水の量が過剰になり、対水接触角が低くなってしまう。そして、成膜圧力が10−1torrになる場合には、対水接触角が100°にまで低下してしまう。そこで、本実施例においては、図4に示す成膜圧力が10−4〜10−3torrになるように、成膜時における水の流量を設定した。
次いで、厚さが0.2mmのSUS304鋼を基板Sとして用い、回転ドラム12を100rpmで回転させながら、第一成膜処理部14と酸化処理部16とを駆動して、基板Sの表面に金属酸化物膜を形成した。また、回転ドラム12を回転させながら、第二成膜処理部15と酸化処理部16とを駆動して、金属酸化物膜の上にシリコン酸化物膜を形成した。続いて、回転ドラム12を回転させながら蒸着部17と重縮合部20とを駆動し、成膜圧力が10−4〜10−3torrになるように水の流量を設定して、シリコン酸化物膜の上に撥液膜を形成し、実施例の光学薄膜を得た。そして、ラビングテスターを用い、以下の条件の下で実施例の撥液膜に摩擦試験を実施し、摩擦試験後の撥液膜について、対水接触角を計測した。実施例の対水接触角を図5に示す。
なお、撥液膜の形成方法をディッピング法に変更し、その他の条件を実施例と同じくすることにより、比較例の光学薄膜を得た。そして、実施例と同じく、ラビングテスターを用い、以下の条件の下で比較例の撥液膜に摩擦試験を実施し、摩擦試験後の撥液膜について、対水接触角を計測した。比較例の対水接触角を図5に示す。
(摩擦試験条件)
・荷重:500g/cm
・摩擦速度:14cm/sec
・摩擦子:綿布
・擦り試験回数:1000回、3000回、5000回、7000回、10000回
図5において、実施例の撥液膜は、擦り試験回数の増加に伴い、対水接触角を徐々に減少させるが、擦り試験回数が10000回までの範囲において、その対水接触角の減少幅が7°以内である。一方、比較例の撥液膜は、擦り試験回数の増加に伴い、対水接触角を大幅に減少させ、擦り試験回数が10000回までの範囲において、その対水接触角の減少幅が15°近くになってしまう。したがって、実施例の撥液膜が、比較例の撥液膜に比べて、高い機械的耐性を有することが分かる。
上記実施形態の成膜装置10は以下の利点を有する。
(1)成膜装置10は、加水分解性の重縮合基と撥液基とを有するシランカップリング剤を、基板Sの回転経路に向けて蒸発させて、基板Sに形成される酸化物膜上にシランカップリング剤を蒸着させる。また、成膜装置10は、基板Sの回転経路に向けて水を供給することによりシランカップリング剤を重縮合させる。この時、成膜装置10は、酸化物膜上にシランカップリング剤を蒸着する前に、酸化物膜上に予め水を供給する。
したがって、酸化物膜の表面に付着する水が、酸化物膜の表層と、後続するシランカップリング剤とを縮合させ、かつ、酸化物膜の表層におけるシランカップリング剤同士を重縮合させることから、成膜装置10は、撥液膜の初期層と酸化物膜との間の密着性を向上できる。しかも、撥液膜の初期層の全体にわたりシランカップリング剤が均一に重縮合することから、成膜装置10は、酸化物膜上に形成する撥液膜の機械的耐性を向上できる。
(2)成膜装置10は、酸化物膜上にシランカップリング剤を蒸着する間、酸化物膜に向けて水を供給し続ける。したがって、シランカップリング剤と水とが、回転する酸化物膜の領域に向けて交互に供給され続けることから、撥液膜の膜厚方向の全体にわたり、より確実にシランカップリング剤を重縮合させることができる。したがって、成膜装置10は、酸化物膜上に形成する撥液膜の機械的耐性を、より確実を向上できる。
(3)成膜装置10は、基板Sの回転経路に向けてシリコン粒子を放出することにより基板Sの上にシリコン膜を形成し、基板Sの回転経路に向けて酸素プラズマを照射してシリコン膜を酸化することにより基板Sの上にシリコン酸化物膜を形成する。したがって、撥液膜と酸化物膜との界面が、シランカップリング剤とシリコン酸化物とで構成されることから、撥液膜の初期層と酸化物膜との間の密着性をさらに向上でき、撥液膜の全体にわたり機械的強度を、より向上できる。
尚、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・撥液膜をシリコン酸化物膜の上に形成する構成について説明したが、これに限らず、撥液膜を金属酸化物膜の上に形成する構成であっても良い。
・回転ドラム12は円柱状を成すが、これに限らず、回転ドラム12は多角柱状を成す構成であっても良い。

Claims (7)

  1. 真空槽と、前記真空槽で基板を回転させる回転機構と、を備える成膜装置であって、
    前記回転される基板に向けて粒子を放出することにより前記基板上に被酸化物膜を形成し、前記回転される基板上の前記被酸化物膜に向けて酸素プラズマを照射することにより前記基板上に酸化物膜を形成する酸化物膜形成部と、
    加水分解性の重縮合基と撥液基とを有するシランカップリング剤を前記回転される基板に向けて蒸発させて、前記酸化物膜上に前記シランカップリング剤を蒸着する蒸着部と、
    前記回転される基板上の前記酸化物膜に向けて水を供給することにより前記シランカップリング剤を重縮合させる重縮合部と、を備え、
    前記重縮合部は、前記蒸着部が前記酸化物膜上に前記シランカップリング剤を蒸着する前に、前記酸化物膜上に前記水を供給することを特徴とする成膜装置。
  2. 請求項1に記載の成膜装置において、
    前記重縮合部は、前記蒸着部が前記酸化物膜上に前記シランカップリング剤を蒸着する間、前記酸化物膜に向けて前記水を供給し続けることを特徴とする成膜装置。
  3. 請求項1に記載の成膜装置において、
    前記重縮合部は、前記基板の回転方向において前記蒸着部よりも上流側に配置されていることを特徴とする成膜装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の成膜装置において、
    前記酸化物膜形成部は、前記回転される基板に向けてシリコン粒子を放出することにより前記基板上にシリコン膜を形成し、前記回転される基板上の前記シリコン膜に向けて前記酸素プラズマを照射することにより前記基板上にシリコン酸化物膜を形成することを特徴とする成膜装置。
  5. 真空槽内で回転される基板上に薄膜を成膜する方法であって、
    前記回転される基板に向けて粒子を放出することにより前記基板上に被酸化物膜を形成すること、
    前記回転される基板上の前記被酸化物膜に向けて酸素プラズマを照射することにより前記基板上に酸化物膜を形成すること、
    加水分解性の重縮合基と撥液基とを有するシランカップリング剤と、水とを前記酸化物膜に向けて供給することにより前記酸化物膜上に撥液膜を形成すること、を備え、
    前記撥液膜を形成することは、前記酸化物膜に前記シランカップリング剤を供給する前に、前記酸化物膜に前記水を供給することを含むことを特徴とする方法。
  6. 請求項5に記載の方法において、
    前記撥液膜を形成することは更に、前記酸化物膜に前記シランカップリング剤を蒸着する間、前記酸化物膜に前記水を供給し続けることを含むことを特徴とする方法。
  7. 請求項5又は6に記載の方法において、
    前記被酸化物膜を形成することは、前記回転される基板に向けてシリコン粒子を放出することにより前記基板上にシリコン膜を形成することを含み、
    前記酸化物膜を形成することは、前記回転される基板上の前記シリコン膜に向けて前記酸素プラズマを照射することにより前記基板上にシリコン酸化物膜を形成することを含むことを特徴とする方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101932753B (zh) 2008-04-09 2013-01-16 株式会社爱发科 成膜装置及成膜方法
US20120307353A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Horst Schreiber DURABLE MgO-MgF2 COMPOSITE FILM FOR INFRARED ANTI-REFLECTION COATINGS
US8778462B2 (en) * 2011-11-10 2014-07-15 E I Du Pont De Nemours And Company Method for producing metalized fibrous composite sheet with olefin coating

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05239243A (ja) * 1991-03-15 1993-09-17 Shinkuron:Kk 物体の表面処理方法
JPH05345641A (ja) * 1992-06-16 1993-12-27 Toyota Motor Corp 撥水膜の形成方法
JPH1112375A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Toppan Printing Co Ltd 防汚性薄膜の形成方法
JP2007247028A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Ulvac Japan Ltd 金属とSiO2の混合膜の成膜方法及びその成膜装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4113691A (en) * 1977-03-02 1978-09-12 Union Carbide Corporation Polymeric organosilicon compounds
US5618388A (en) * 1988-02-08 1997-04-08 Optical Coating Laboratory, Inc. Geometries and configurations for magnetron sputtering apparatus
US5523162A (en) * 1990-04-03 1996-06-04 Ppg Industries, Inc. Water repellent surface treatment for plastic and coated plastic substrates
JP2874391B2 (ja) * 1991-06-05 1999-03-24 日産自動車株式会社 撥水処理ガラスの製造方法
US6103320A (en) * 1998-03-05 2000-08-15 Shincron Co., Ltd. Method for forming a thin film of a metal compound by vacuum deposition
JP4602181B2 (ja) * 2005-07-19 2010-12-22 株式会社シスウェーブ 半導体検査用ソケット
CN101932753B (zh) 2008-04-09 2013-01-16 株式会社爱发科 成膜装置及成膜方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05239243A (ja) * 1991-03-15 1993-09-17 Shinkuron:Kk 物体の表面処理方法
JPH05345641A (ja) * 1992-06-16 1993-12-27 Toyota Motor Corp 撥水膜の形成方法
JPH1112375A (ja) * 1997-06-24 1999-01-19 Toppan Printing Co Ltd 防汚性薄膜の形成方法
JP2007247028A (ja) * 2006-03-17 2007-09-27 Ulvac Japan Ltd 金属とSiO2の混合膜の成膜方法及びその成膜装置

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