JP7253207B2 - 成膜装置及びこれを用いた成膜方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明に係る成膜装置の第1実施形態である真空蒸着装置1を示す概略縦断面、図2は、図1のII-II線に沿う矢視図である。なお、真空蒸着装置1は、本発明に係る成膜方法を実施する装置でもある。
本実施形態の真空蒸着装置1及びこれを用いた成膜方法は、基板ホルダ5の基板保持面5aに基板Sを装着し、筐体2を密閉したのち、ゲートバルブ3aを開いて第1排気装置3を作動し、当該第1排気装置3の設定値をたとえば0.01Paに設定して成膜室2aの内部を全体的に減圧する。これと相前後してゲートバルブ4aを開いて第2排気装置4を作動し、当該第2排気装置4の設定値をたとえば0.01Paに設定して蒸着機構6を含む第2領域R2を局所的に減圧する。また、これと相前後して給気装置8からガスを第3領域R3に供給し始める。なお、この時点で駆動部5cを駆動して基板ホルダ5の所定の回転速度で回転し始めてもよい。
本発明の成膜装置及びこれを用いた成膜方法は、親水性・親水機能の持続性・耐久性に優れた薄膜と、当該特性を有する薄膜の成膜方法にも適用することができる。最初に本発明により成膜できる薄膜の一実施の形態を説明したのち、その成膜方法の一実施の形態を説明する。
[実施例1]
図1~2の真空蒸着装置1を用いて、ガラス製の基板S(SCHOTT社製N-BK7,板厚1.0mm,φ30mm,屈折率n:1.5168)の片面に、目標膜厚を500nmにして二酸化ケイ素の薄膜を成膜した。このときの成膜条件として、図1に示す蒸着機構6の坩堝6aと基板Sとの垂直方向の距離を35~70cm、第1領域R1の目標真空度を1Pa、第2領域R2の目標真空度を0.001Paとした。また、蒸着材料Mとして二酸化ケイ素を用い、電子銃6bの電流量を170mAとした。また基板Sは200℃に加熱した。また、イオン源としてカウフマン型のイオン源11を用い、出力設定については、加速電圧を1.0kV、加速電流を0.8Aとした。
実施例1で用いた真空蒸着装置1から遮断部材7を取り外し(図8参照)、成膜室2aの内部全体の真空度を0.001Paとし、イオン源11の出力設定については、加速電圧を0.5kV、加速電流を0.2Aとして真空蒸着による成膜を行ったこと以外は実施例1と同じ条件で成膜した。得られた二酸化ケイ素膜の鉛筆硬度と屈折率を表1に示す。
実施例1の結果のとおり、第1領域R1の雰囲気圧力を0.05~100Pa、第2領域R2の圧力を0.05Pa以下とし、遮断部材7を用いた真空蒸着装置1によるイオンアシスト真空蒸着法を行うと、成膜材料である二酸化ケイ素(バルク)の屈折率1.46より低い、1.333の屈折率の膜が形成された。また、一般的に低屈折率膜は機械的強度が低いが、実施例1では、鉛筆硬度試験結果が2Hの膜が形成された。これは、第2領域R2の真空度が充分高くなったため、イオン源11の出力設定値を高くできたからである。これに対して、比較例1の結果のとおり、図8に示す、遮断部材7のない真空蒸着装置1を用いたイオンアシスト真空蒸着法により、ガラス製の基板の表面に二酸化ケイ素膜を形成すると、第2領域R2の真空度が高くならず、イオン源11の出力設定値を大きくできなかった。そのため、成膜された二酸化ケイ素膜の屈折率は1.364と低いが、膜の強度が相対的に小さくなった。なお、親水性については、実施例1及び比較例1共に、水に対する接触角が小さく親水性に優れていることが確認された。また、鉛筆硬度試験で確認される機械的強度も2Hと大きいことが確認された。これは、第2領域R2の真空度が充分高くなったため、イオン源11の出力設定値を高くできたからである。
2…筐体
2a…成膜室
3…第1排気装置
3a…ゲートバルブ
4…第2排気装置
5…基板ホルダ
5a…基板保持面
5b…回転軸
5c…駆動部
6…蒸着機構
6a…坩堝
6b…電子銃
6c…シャッタ
6d…マイスナトラップ
7…遮断部材
7a…底面
7b…側面
7c…上面
8…給気装置
8a…ノズル
8b…ガス供給源
10…制御装置
11…イオン源
R1…第1領域
R2…第2領域
R3…第3領域
S…基板
M…蒸着材料
Claims (7)
- 少なくとも蒸着材料と被蒸着物とが設けられる成膜室と、
前記成膜室の内部全体を減圧する排気装置と、
前記被蒸着物を含む第1領域に、形成した膜と反応しないガスを供給する給気装置と、
前記給気装置から供給したガスが、前記蒸着材料を含む第2領域に向かって流れるのを抑制する遮断部材と、
蒸発した前記蒸着材料を前記被蒸着物に成膜する制御装置と、を備える成膜装置を用い、
前記第1領域の、蒸発した前記蒸着材料の平均自由行程が、前記被蒸着物と前記蒸着材料との距離より小さくなるように、前記第1領域の圧力を設定し、
前記第2領域の、蒸発した前記蒸着材料の平均自由行程が、前記被蒸着物と前記蒸着材料との距離より大きくなるように、前記第2領域の圧力を設定し、
この状態で、真空蒸着法により、前記第2領域において前記蒸着材料を蒸発させ、前記第1領域において前記被蒸着物に前記蒸発した蒸着材料を成膜する成膜方法において、
膜の厚さ方向に沿う断面視において、空隙を有する柱状構造の膜であって、
水に対する接触角が30°以下である薄膜を形成する成膜方法。 - 少なくとも蒸着材料と被蒸着物とが設けられる成膜室と、
前記成膜室の内部全体を減圧する排気装置と、
前記被蒸着物を含む第1領域に、形成した膜と反応しないガスを供給する給気装置と、
前記給気装置から供給したガスが、前記蒸着材料を含む第2領域に向かって流れるのを抑制する遮断部材と、
蒸発した前記蒸着材料を前記被蒸着物に成膜する制御装置と、を備える成膜装置を用い、
前記第1領域の、蒸発した前記蒸着材料の平均自由行程が、前記被蒸着物と前記蒸着材料との距離より小さくなるように、前記第1領域の圧力を設定し、
前記第2領域の、蒸発した前記蒸着材料の平均自由行程が、前記被蒸着物と前記蒸着材料との距離より大きくなるように、前記第2領域の圧力を設定し、
この状態で、真空蒸着法により、前記第2領域において前記蒸着材料を蒸発させ、前記第1領域において前記被蒸着物に前記蒸発した蒸着材料を成膜する成膜方法において、
膜の厚さ方向に沿う断面視において空隙を有する柱状構造の第1の膜と、
前記第1の膜の上に形成された、前記空隙を有する柱状構造を阻害しない第2の膜と、を有する防曇性を発揮する薄膜を形成する成膜方法。 - 前記空隙は、前記膜の表面から裏面に向けて形成されている請求項1又は2に記載の成膜方法。
- 前記膜の表面に、前記空隙と連通する亀裂を有する請求項1~3のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記薄膜の鉛筆硬度が2B以上である請求項1~4のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 前記薄膜の屈折率が1.44未満である請求項1~5のいずれか一項に記載の成膜方法。
- 膜の材料が二酸化ケイ素である請求項1~6のいずれか一項に記載の成膜方法。
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