JPH0672300B2 - ハイブリツドイオンプレ−テイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はハイブリッド方式によるイオンプレーティン
グ装置と、その高速で連続的なイオンプレーティング装
置に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、
圧力勾配型の放電プラズマと高周波励起放電プラズマを
用いたハイブリッド高速イオンプレーティング装置に関
するものである。

（従来の技術とその課題） プラスチック、金属等のフィルムや様々の形状の物品の
表面に、金属、無機物、カーボン、あるいは有機ポリマ
ーなどの薄膜（蒸着膜）を形成したものは、導電性フィ
ルム、絶縁膜、表示素子、光学フィルム、電子デバイ
ス、保護膜、装飾などの多様な用途分野への応用が期待
されているもので、すでに実用化されているものも少く
ない。

このような薄膜を形成するための方法、装置としては、
真空蒸着装置内に置いた蒸発源からの蒸発粒子をグロー
放電によってイオン化して行なうものが知られている。
いわゆるイオンプレーティングと呼ばれている技術であ
る。

イオンプレーティングについては、ホロカソード型のも
のと、高周波励起型のものとがあることも知られてい
る。これらのイオンプレーティング法は薄膜形成技術と
して優れたものではあるが、生産効率と薄膜の性能の両
面において優れた技術、装置としては、依然として多く
の問題が未解決の現状にある。

すなわち、ホロカソードの場合にはカソード部等の装置
の汚れ、損傷が避けられず、熱敵安定性に欠け、薄膜の
性能の均一性を確実なものとすることが難しいという問
題がある。このため優れた品質の薄膜を、連続的な処理
として実現することは困難であった。

また、高周波励起型のイオンプレーティングの場合に
は、優れた品質の薄膜を安定して得るためには極めて有
効であるものの、その薄膜を効率的に製造するための生
産性の点では難点があった。

この発明は、以上の通りの従来技術の問題点を解消し、
被処理物品の表面に効率的に蒸着薄膜を形成するための
新しいタイプの装置を提供することを目的としている。
さらに詳しくは、この発明は、高速で移動する被処理物
品の表面に、連続的に薄膜を形成するための新しいイオ
ンプレーティング装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の装置は、上記の課題を解決するものとして、
圧力勾配型のプラズマ放電とともに高周波励起プラズマ
放電の手段を用い、しかも、被処理物を高速で移動させ
ることによって連続的に薄膜を形成することを特徴とし
ている。

すなわち、まず、圧力勾配型のプラズマ放電は、陰極と
陽極との間に中間電極を介在させ、陰極領域を1Torr前
後に、そして陽極領域を10^-3Torr程度に保って放電を行
うものである。この放電方式をイオンプレーティングと
して用いることはすでに提案されてもいる（たとえば、
「真空」第27巻、第２号、64頁、（1984年））。

このイオンプレーティング装置は、ハースに対して横方
向に設置されたプラズマ源からのプラズマ流を水平方向
に発射させ、上向きに置いたハース（陽極）の真上で曲
げてハース上にプラズマ流を収束させ、蒸発物質をイオ
ン蒸気化して、被処理物表面にドライコーティングを行
なうものである。

この装置と方法による場合には、プラズマガンが汚れな
い、反応速度が大きい、プラズマが安定化する、薄膜が
均質になる、などの利点がある。

しかしながら、このような圧力勾配型放電によるイオン
プレーティングについては、実用技術、実用装置として
の検討はいまだに不十分であり、特に薄膜の性能の向上
やその均一性の実現のための装置、移動する物品、ある
いはフィルム状物へのドライコーティングに適した装置
やその装置の操作諸条件の選択については何ら知られて
いない。

そして、たとえばこの圧力勾配型放電によるイオンプレ
ーティングの場合には、膜厚の不均一さ、密着強度の不
均一さ等の解決すべき課題もあった。

この発明は、高周波励起手段をこの圧力勾配型プラズマ
に併用することによって、はじめて、これらのことを具
体的に解決したものである。

次にこの発明の装置について、その概要を図面を参照し
て説明する。

第１図および第２図は、この発明の装置の一例を示した
ものである。

第１図は、非連続の個別的な被処理物が高速で移動する
ハイブリッド方式のイオンプレーティング装置を示した
ものである。また、第２図は、連続したフィルムのイオ
ンプレーティング装置を示したものである。

第１図および第２図の（１）は真空室で、ベルジャ
（２）によって気密に保たれている。真空室は真空ポン
プによって排気する。ベルジャ（２）には、真空排気口
とともに、反応ガス導入口（４）を設ける。また、ベル
ジャの内部には、蒸発原料物質のハース（５）、圧力勾
配型プラズマガン（６）、高周波励起手段（７）を設け
る。（８）は被処理物品を示している。第２図の場合、
この（８）はフィルムである。また、第２図において
は、（９）はフィルムの送り出しロールであり、（10）
はフィルムの巻き取りロールである。なお、ハース部に
は、抵抗加熱、高周波加熱の手段を適宜に設けることが
できることは言うまでもない。

また被処理物の高速移動手段は、適宜なものを採用する
ことができる。

もちろん、この発明の装置は、この例に限定されるもの
ではなく、圧力勾配型プラズマと高周波励起との相乗的
効果が得られるかぎり、いかなる態様においても実施で
きるものである。

たとえば、圧力勾配型プラズマについては、単一または
複数のプラズマガンから発射されるプラズマ流を適宜な
方向から射出することや、磁石手段を用いることによっ
てシート状プラズマに変形することもできる。また、高
周波励起手段については、単数または複数で、Ｌ結合、
Ｃ結合、いずれの方式のものも用いることができる。さ
らに、必要に応じて、プラズマボンバード処理の手段、
冷却手段、バイアス電圧の印加手段などを用いることも
できる。

ベルジャの形状も適宜に変更することができる。

薄膜形成物質についても、格別の限定はない。金属、無
機物、有機物のうちから適宜に選択することができる。
イオンプレーティングの反応圧力は、１×10^-5Torr〜10
^-2Torr程度で広い範囲で、かつ、アルゴン、ヘリウム、
水素などのガス、酸素、窒素、有機モノマーなどの反応
性ガスの適宜なものが用いられる。

放電の電圧は、圧力勾配型プラズマガンについては、50
〜100Vとし、電流を蒸発物質によって適宜に選択する。

高周波電力は100W〜数KWまでを自由に選択し得る。

また被処理物は、6m/分〜40m/分という高速度で移動さ
せることができる。

このため、この発明の装置によって、6m/分〜40m/分と
いう高速度で被処理物を移動させながら効率的にイオン
プレーティングを行うことが可能となる。得られる薄膜
の性能は良好で、特に膜厚、特性において均一なものを
得ることができる。

このような優れた効果は、これまでの技術からは全く予
期しえなかったことである。

実施例 第２図の構成の装置を用い、130μｍ厚、500mm幅のPET
フィルムに、ITOの透明導電性膜の蒸着を行った。

この際に、プラズマガンの電流は210Aに、電圧は70Vと
した。

アルゴン分圧3.0×10^-4Torr、酸素分圧1.2×10^-4Torrと
した。フィルムの走行速度は25m/分とした。

その結果、表面抵抗150Ω／□、膜厚250Å、光透過率8
3.3％（ブランク値86.8％）の優れた特性の透明導電膜
が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の装置の一例を概略的に
示した断面図である。図中の符号は次のものを示してい
る。 １…真空室、 ２…ベルジャ、 ３…排気口、 ４…ガス導入口、 ５…ハース、 ６…圧力勾配型プラズマガン ７…高周波励起手段、 ８…被処理物品。 ９…フィルム送り出しロール、 10…フィルム巻き取りロール。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室と；排気系と；ガス導入系と；薄膜
   形成材料の蒸発源と；必要により設ける抵抗加熱または
   高周波誘導加熱の蒸発手段と；圧力勾配型のプラズマガ
   ンと；被処理物と前記蒸発源との間に設けた高周波励起
   手段と；必要により設ける被処理物の高速移動手段とか
   らなり、前記圧力勾配型のプラズマガンから発射された
   プラズマ流が前記蒸発源に収束して蒸発源物質の蒸発お
   よびイオン化を行ない、かつ、前記高周波励起手段によ
   って蒸発粒子のイオン化および励起を行ない、被処理物
   表面に生成イオン化粒子によって薄膜を形成することを
   特徴とするハイブリッドイオンプレーティング装置。
2. 【請求項２】高速移動手段によって被処理物が高速移動
   するようにした特許請求の範囲第１項記載のハイブリッ
   ドイオンプレーティング装置。
3. 【請求項３】被処理物が高速移動する非連続の個別物品
   である特許請求の範囲第２項記載のハイブリッドイオン
   プレーティング装置。
4. 【請求項４】被処理物が高速移動する連続したフィルム
   である特許請求の範囲第２項記載のハイブリッドイオン
   プレーティング装置。