JPH0250950A - 蒸着フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高分子基村上への金属化合物薄膜を形成した
蒸着フィルムの製造方法に関し、特に、酸化物、窒化物
の化合物薄膜を形成した蒸着フィルムの製造方法に関す
る。

〈従来技術〉 近年、薄膜化技術の発展に伴い、従来からの精密電子分
野等におけるシリコンウェハー上への薄膜形成から、耐
熱性のない高分子基材上への薄膜形成が検討されている
。

特に高分子基材上への薄膜形成としては、真空蕉着、ス
パッタリング法により行われ、Ａ１．　Ｃｒ、Ａｇ、　
Ａｕ、等の薄膜は従来から装飾、包装材料の分野で、更
にはコンデンサー材料として、多量生産されている。

しかし、より高機能、高付加価値を付与するためには、
単に金属薄膜を施すだけでは限界があり、現在、様々な
方法で各種化合物薄膜を設けることが検討されている。

例えば、前記薄膜を設けろ手段として、■反応性蒸着、
■反応性スパッタリング、０反応性イオンブレーティン
グの方法があり、それぞれの方法には、以下のような特
徴を有する。

まず、■の反応性蒸着は、金属または金属化合物を一般
的な加熱方法で蒸発させ、この活性種と化合物化したい
活性種をマイクロ波、高周波等によりプラズマ励起させ
、基材上に薄膜を形成させる方法があるが、金属化合物
（酸化物、窒化物）の蒸着は、分解等により真空度が不
安定でかつ、蒸着速度も安定せず、安定蒸着が容易でな
い。更には活性種のイオン化効率があまり高くできない
ことにより、高分子基材上に成膜されたものは金属成分
が多くなりやすく、かつ、均一なものは得られにくい。

また、■の反応性スパッタリングによる薄膜を形成する
方法について述べると、この方法では、基本的に成膜し
たい薄膜材料のスパッタリンゲタゲットが作成できれば
、前述の反応性蒸着法により形成した薄膜はど、得られ
る化合物薄膜の均一性には問題がないが、このターゲッ
トが非常に高価になり、かつ、入手に時間がかかる。

そのうえ、前述の方法と同様にターゲット物質そのもの
と同組成物の薄膜成膜には、問題があり、スパッタリン
グによりたたき出された物質は、分解しながら基材上に
成膜される点では、前述の反応性蒸着法と同じである。

この反応性スパッタの最大の問題点は成膜速度、すなわ
ち、生産性が極めて小さいことである。

■の反応イオンブレーティング法は、■の反応性蒸着と
基本的な点では同じであるが、蒸発された成膜活性種が
、蒸発源と基材間でプラズマ励起によりイオン化され、
かつ、基材上に電界により加速し、成膜する方法である
。

この方法はハツチ式による方法では金属酸化物、窒化物
を成膜は可能であるが、高分子基材上に連続的に金属化
合物を成膜することは、装置面に問題があり、技術的に
問題が残されている。

上記方法以外にも、イオンビームスパッタリング（ＩＢ
Ｓ）、イオンヘーパーディポジション（ＩＶＤ）、クラ
スターイオンビーム法など色々の方法が検討されている
が、いずれも使用できる基材としては、ガラス等の耐熱
性のある材料に特定され、高分子基材のようなガラス等
と比較して耐熱性のないものについては、装置的に問題
があり、かつ、連続的に処理できる装置等も開発途上で
あるのが現状である。

〈発明が解決しようとする課題〉 以上のような従来の方法では、高分子基材上に金属化合
物薄膜を成膜するには、薄膜組成均一性、成膜速度が遅
いという点、更には連続的に高速成膜できないなどの問
題点があった。

本発明の目的は、高速で蒸着を行っても均一な金属化合
物薄膜を高分子フィルム状に形成できる蒸着フィルムの
製造方法を提供することである。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、成膜し、次いで、該金属化合物を形成される
べく活性種からなるイオン源から該金属薄膜層に該イオ
ン注入を同一真空系内で行うことにより、化合物薄膜を
形成する蒸着フィルムの製造方法である。

具体的には、本発明は真空系内で高分子基材を円柱状の
冷却ロールに密着しながら金属を真空蒸着法により連続
的に薄膜成膜し、金属蒸着層を形成し、次いで、酸素、
窒素等から成るイオン種を該金属蒸着層に注入すること
で、最外層を連続的に化合物薄膜を形成することを特徴
とする蒸着フィルムの製造方法である。

以下、さらに詳細に説明すると第１図は、上記本発明の
蒸着フィルムの製造方法に使用する装置の説明図である
。

まず、高分子フィルム（１）が真空系内（２）で巻き出
しく３）から連続的に幾つかの制御ロール（４）、ダン
サ−ロール（５）、エキスパンダーロール（６）ヲ通す
、抵抗加熱、高周波誘導加熱、または電子ビーム加熱等
の加熱手段（７）により金属薄膜を高分子フィルム上に
連続的、または部分的に形成し、次いで、窒素、酸素ま
たはこれらを含む混合ガスから成るイオンビーム（８）
を該金属薄膜上に連続的または断続的にあて、該金属薄
膜の最外層または全体を金属化合物化させながら、同様
に幾つかのロールを経て、巻取りロール（９）に一定ス
ピードで巻き取り、製造される。

この場合、金属薄膜を形成する直前に加熱ロール００）
、赤外オープン０２）等なんらかの手段で高分子フィル
ム表面を瞬間的にガラス転移点以上の温度に加熱させる
ことにより、基材フィルムと薄膜の密着性を向上するこ
とが可能である。

また、更にイオンビームにより、金属蒸着層上にイオン
注入を行なった後、高分子フィルムの耐熱温度以内でア
シスト的に加熱部０３）で熱処理することで、金属蒸着
層の金属化合物化の促進効果がある。

（８）のイオンビームとは、窒素酸素等のガスがボンベ
ＱＯからイオンソース（３０）に導入され、イオンビー
ムを発生させる。このイオンビーム（８）は、電場（３
１）で加速され、前工程で高分子フィルム上に形成した
金属薄膜上に照射し、イオン注入される。

しかし、この効果は最外層から数十〜数千人オーダーの
深さになるように、ビームパワーを調整しなければなら
ない。通常のシリコンウェハー等へのイオン注入と同様
な条件で処理すると耐熱性のない高分子フィルムの場合
、基材が熱変性し分解していまい好ましくない。用いる
イオン源により条件は異なるが、ビーム電流で数ｍＡ〜
１００ｍＡが適当である。詳細な条件は、用いる高分子
基材、金属蒸着層の種類、イオン源の種類、高分子基材
、金属蒸着層の厚さ等により異なる。

本発明に用いられる高分子フィルムとしては、ポリ塩化
ビニル、ポリエチレン、ポリエステルフィルム、ポリビ
ニルブチラール、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリ
アミド、ポリカーボネート、セロハン等があり、単体、
もしくは積層体にしたもののいずれでもかまわない。そ
して、通常５〜３００μｍで好ましくは、１２〜１００
μｍであり、必要に応じて、絵・文字等の印刷層を施し
てもよい。

のものと同じでかまわない。すなわち４００〜２０００
人で十分である。イオン注入による化合物層は数十から
多くても１０００人程度なので、１０００Å以上あまり
厚く蒸着層を設けると最終的に高分子基材上に設けられ
た層は金属−金属化合物層となり均一化合物層にならな
い。

一方、蒸着層が薄すぎるとイオン注入によるヘスの高分
子基材への劣化が影響することから、金属蒸着層の厚は
数百〜１０００人が好ましい。

〈作用〉 本発明によれば、同一真空系内で第一工程に金属成膜、
第二工程にイオン注入を少なくとも一工程設けることで
、従来にない金属蒸着を行う速度で極めて高速で金属化
合物薄膜を耐熱性の乏しい高分子基材上に成膜すること
ができた。

〈実施例−１〉 第２図に示した装置を使用し、ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム（以下ＰＥＴと称す）上に窒化ケイ素を成
膜した例について説明する。真空系内をＩ　Ｘ　１Ｏ−
５Ｔｏｒｒまで排気したあと、巻出しく３）からＰＥＴ
１２　μを一定スピードで供給し、制御ロール（４）、
ダンサ−ロール（５）を通り、−２０°Ｃに温調されて
いる冷却ロール（５００）より裏面から冷却されながら
電子ビーム加熱により、蒸着源（７）から金属ケイ素（
４Ｎアツプ）を６００〜７００人になるように前記高分
子フィルム表面に連続的に成膜した。更にこのケイ素が
連続的に成膜されている高分子フィルム（４０）の金属
ケイ素層に純窒素（５Ｎｕｐ）から成る窒素イオンビー
ム（０，１ｍＡ／　ｃ＋］、５００ｖ加速）により、イ
オン注入処理を行ない連続的に巻取り（９）に巻取った
。

このとき赤外オープン面で化合物化を促進するために成
膜表面を加熱、アシストした。

得られたフィルムの成膜面をＥＰＭＡ、　ＥＳＣＡ　に
より定性、組成分析したところ、薄膜層はＳｉ、Ｏ，Ｎ
、Ｃの成分が確認され、更にＥＳＣＡにより薄膜層の最
外層から３００人までの深さ方向に、窒化ケイ素の存在
とおもわれるＳｉ、及びＮのピークが認められた。

また、窒化ケイ素以外に酸化ケイ素物のピークも同時に
確認された。これは真空系内への残酸素、及び高分子フ
ィルムから放出ガスによる影響と考えられる。

次に、このフィルムと未延伸ポリプロピレン（厚さ６０
μ）を二液硬化型ウレタン接着剤を用い、ドライラミネ
ート、積層フィルムを得た。５０’Ｃ−４ｃｌａｙ　エ
ージングした後、この積層フィルムのガスバリアー性を
測定したところ、１　ｃｃ／　ｎ（−ｄａｙ、ａｔｍ（
ａｔ　２５　°Ｃ−１００％ＲＨ）以下であった。

更にこの積層フィルムの外観性は、無色透明で、透明性
としては可視部領域（４００〜８００ｎｍ）で、９０％
以上の透過率を示した。

〈実施例−２〉 実施例−１と同様にしてケイ素を芸着し次いで酸素イオ
ン注入処理を施した。ＥＰＭＡ、ＥＳＣＡにより組成分
析しなところ、薄膜層は、５ｉｘＯｙ（ｘ・１〜２Ｙ・
０〜３）であった。同時に実施例と同様無延伸ポリプロ
ピレンフィルムをラミネートシ、ガスバリヤ−性を評価
したところ１〜２　ｃｃ　／　ｒｔｆ　、ｄａｙ、ａｔ
ｍ（ａｔ２５°Ｃ−１００％ＲＩ＋　）で良好な結果を
示シタ。

〈発明の効果〉 以上説明とだ様に本発明のように同一真空系内で金属薄
膜形成工程、その後の酸素、窒素を含むイオンビームに
より該金属薄膜層内にイオン注入処理をする工程を少な
くとも一組設けることで、従来のＰＶＤ法では容易でな
かった金属窒化物、金属酸化物を、耐熱性のない高分子
フィルム上等へ金属蒸着を施すのと同程度の高速、かつ
大量連続的に成膜することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１、第２図は本発明の薄膜形成装置の概略説明図であ
る。 （１）高分子フィルム　　　　（７）蒸着源（２）真空
槽　　　　　　　　（８）イオンビーム（３）巻き出し
ロール　　　　（９）巻取りロール（４）制御ロール　
　　　　　００）加熱ロール（５）ダンサ−ロール　　
　　０２）赤外オーブン（６）エキスパンダーロール　
０■加熱部（１００）防着マスク ＱΦガス供給 （３１）電場 （３０）イオンソース （４０）イオン注入部 （２００）　　マスフローコントローラー（４０）油拡
散ポンプ （５０）メカニカルブースタ （６０）冷凍機 （７０）油回転ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一真空系内で高分子基体上に連続的または、部
   分的に金属蒸着形成し、次いで、該金属蒸着層に連続的
   、または部分的に、イオン注入を行ない、前記金属蒸着
   層を金属化合物薄膜とすることを特徴とする蒸着フィル
   ムの製造方法。
2. （２）イオンソースとして、酸素、窒素のいずれか一方
   、または前記二種の混合ガスからなる請求項（１）の蒸
   着フィルムの製造方法。