JPH03162561A

JPH03162561A - プラスチック基板への成膜方法

Info

Publication number: JPH03162561A
Application number: JP30058389A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Mitamura; 宣明三田村
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-07-12

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、プラスチック基板に薄膜を形成する方法に係
り、特に薄膜の耐摩耗性および付着゜力を向上させるプ
ラスチック基板への成膜方法に関する。

し従来の技術］近年、レンズ，ミラー，プリズム等の光学部品の素材と
して、無機ガラスに代えてプラスチックが多く用いられ
るようになってきている。その主な理由は、軽量かつ低
コストにて製作でき、しかも形状の自由度が大きいとい
う利点があるからである。また、かかる利点を有するこ
とから、最近では光学部品以外の各種部品にも幅広《利
用されつつある。

ところが、これらプラスチックにて構成した部品は、ガ
ラスや金属に比して耐摩耗性および耐擦傷性が劣るため
に、何らかの表面処理を施さなければ実用上問題が多い
。特に、プラスチックを光学部品の素材として使用する
場合には、光学ガラスの場合と同様に光学薄膜を形成す
る必要がある。

ここに、光学ガラスの場合には、光学ガラスを加熱して
蒸着（ハード・コート）させることができるので、光学
ガラスと光学薄膜との密着性が良好となる。しかし、プ
ラスチックの場合には、基板を加熱させるのが困難なた
めに、常温で蒸着させなければならず、プラスチック基
板に対する光学薄膜の付着力，密着性が悪くなり、耐久
性が劣るという問題点があった。

そこで、従来、上記問題点を解決するために、次のよう
な手段が提案されている。まず、蒸着材料の点からの解
決手段としては、プラスチック基板と接する層にＳＩＯ
，　Ａｊ２　２０３，　ＣｅＦユを用いる構成が知られ
ている。また、有機物質をブライマーコートとしてスビ
ンコート，ディップコートの手法を用いて形成し、その
上に誘電体膜を蒸着する方法が特開昭６１−６４３０１
号公報に開示されている。

さらに、その他の解決手段としては、蒸着する前にプラ
スチック基板にプラズマ処理を施したり、イオンビーム
を照射して表面改質を行なう方法が知られている。

［発明が解決しようとする課題］しかし、上記従来の各プラスチック基板への成膜方法で
は、共通した問題点として、一層目に蒸着できる材料が
限定されてしまうために、光学薄膜を設計する上で所望
の特性を満足することが極めて困難であるということが
あった。

また、ブライマーコート等の有機材料を使用した前処理
法にあっては、液の管理や作業環境等に十分注意を払わ
なければよい再現性を得ることができず、さらに蒸着前
に複雑な前工程が必要であることからコスト面，歩留ま
り面でも不利であった。

一方、基板表面をプラズマ処理する方法にあっては、チ
ャンバー内の汚れによって逆に汚染されるおそれがある
ために良好な手段ではなかった。

また、イオンビーム照射等によって基板表面を改質する
方法にあっては、薄膜とプラスチック基板との密着性が
十分でなく、しかも誘電体膜を蒸着することで成膜面上
にチャージアップ現象が生じるので成膜上好ましい手段
ではなかった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたちので
、プラスチック基板に対して良好な密着性を有し、かつ
十分な耐久性を有するとともに、ガラス素材に対する成
膜の場合と同等の性質を有する薄膜を成膜できるように
したプラスチック基板への成膜方法を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、プラスチック基
板へ真空蒸着法により成膜を行なうプラスチック基板へ
の成膜方法において、蒸着前または蒸着前および蒸着中
に、プラスチック基板表面に紫外線を照射して真空蒸着
を行なうこととした。

また、上記プラスチック基板への成膜方法において、紫
外線の光源は、低圧水銀灯．マイクロ波放電ランプ，キ
セノンショートアークランプのいずれか１種以上を用い
ると良い。

さらに、上記プラスチック基板への成膜方法において、
酸素ガスをＩ　Ｘ　１０−ｌｌＴｏｒｒ以下の分圧で真
空蒸着チャンバーに導入しつつ紫外線を照射しても良い
。

［作　用］このような構成のプラスチック基板への成膜方法によれ
ば、紫外線が持つ高いエネルギーと紫外線によって発生
するオゾンの強力な酸化力とによって、プラスチック基
板の表面に吸着した機械オイルや人体環境からの油脂等
による浸染不純物を飛散除去できる。また、紫外線の高
いエネルギーにようてプラスチック基板の表面を構成す
る分子の化学結合を切断し、切断された分子にカルボニ
ル基やカルボキシル基等を発生させ、表面を活性化する
ことができる。

したがって、良好な膜形成を妨げるプラスチック基板表
面の不純物を除去できるばかりでなく、プラスチック基
板表面を活性化できるので、蒸着粒子の基板への結合力
が増大し、かつ良好で緻密な膜構成も行なわれ、結果と
してプラスチック基板と薄膜との密着性および耐久性を
優れたものにすることができる。

［実施例］（第１実施例）図は本発明に係るプラスチック基板への成膜方法を実施
するための真空蒸着装置を示すもので、真空蒸着チャン
バー■内の下部には、蒸着材料２が配置されている。ま
た、この蒸着材料２の近傍には、蒸着材料２を加熱蒸発
させるための電子銃３が配設されている。一方、真空蒸
着チャンバーｌ内の上部には、回転ドーム４が配設され
ている。そして、この回転ドーム４には、成形されたア
クリルレンズからなるプラスチック基板５が取り付けら
れている。さらに、真空蒸着チャンバーｌ内の側壁には
、回転ドーム４の下方に紫外線光源６が配設されている
。この紫外線光源６は、回転ドーム４の全面に紫外線を
照射できるようになっている。

本実施例では、蒸着材料２としてＭｇＦ　２を用い、紫
外線光源６として出力５００Ｗの低圧水銀灯を３灯装備
した。

まず、プラスチック基板５を回転ドーム４に取り付け、
紫外線光源６を点灯した。この際、紫外線光源６から出
た紫外線は、拡散して回転ドーム４の全面および真空蒸
着チャンパー１の内壁全体を照射する。紫外線光源６を
１分以上点灯した後、真空蒸着チャンバーｌ内の排気を
開始した。

そして、真空蒸着チャンバー１内の真空度が１×１０−
５Ｔｏｒｒ以下になった時点で紫外線光源６を消灯した
。次に、真空蒸着チャンバーｌ内の真空度が所望の真空
度に達した時点で、蒸着材料２（ＭｇＦ２）を電子銃３
による電子ビーム蒸着法でプラスチック基板５に蒸着さ
せて成膜を行なった。

このようにして成膜されたＭｇＦ　２薄膜の性能を調べ
るため、ＭｇＦｚ薄膜の表面に対して引っ掻き試験．テ
ープ剥離試験等を行な・ったところ、十分実用化に耐え
得ることが判明した。また、−３０℃〜８０℃の条件下
で２００時間耐久試験を行なった後、上記と同様な試験
を行なったところ、全く問題は生じなかった。

かかる良好な結果が得られるのは、第１に、大気中で紫
外線光源６を点灯させ、紫外線をプラスチック基板５に
照射させることにより、プラス？ック基板５に付着して
いる有機不純物質を直接分解または活性化して酸化作用
を起こし易《するためである。第２に、紫外線の作用で
発生したオゾン（０，）から分離した活性化酸素（０）
の酸化作用により、有機不純物質を揮発性の物質（例え
ばＨ２０，ＧＯ，ＧＯ■，ＮＯ２等）に分解変化させ、
その後の排気工程でプラスチック基板５表面から除去し
、プラスチック基板５表面も活性化されるので、蒸着粒
子のプラスチック基板５への付着力が増大するとともに
、密度が高くかつ充填率が高い緻密な膜が形成されるこ
とになるからである。

以上のように、本実施例の成膜方法によれば、十分実用
化に耐え得る高密着性，高耐久性を有した薄膜を成膜で
きる。

（第２実施例）本実施例では、蒸着材料２としてＳｉＯ■を用い、紫外
線光源６として出力５００Ｗの低圧水銀灯を２灯と出力
１０００■のキセノンショートアークランプをｌ灯装備
した。

そして、第ｌ実施例と同様にして、蒸着材料２？蒸着す
る前処理として紫外線光源６から紫外線を照射した。紫
外線光源６を消灯した後、真空蒸着チャンバーｌ内の真
空度が所望の真空度に達した時点で、蒸着材料２　（Ｓ
ｉＯ■）を電子銃３による電子ビーム蒸着法でプラスチ
ック基板５に蒸着させて成膜を行なった。

このようにして成膜されたＳｉＯａ薄膜の耐久性能を調
べるため、第１実施例と同様の方法により試験を行なっ
たところ、第１実施例のＭｇＦｚ薄膜と同様の結果が得
られた。したがって、本実施例の或膜方法によっても、
十分実用化に耐え得る高密着性，高耐久性を有した薄膜
を成膜できる。

（第３実施例）本実施例では、蒸着材料２としてＡ　ｇ．２０ｓ　Ｚｒ
Ｏ■およびＭｇＦ　ｘを用い、紫外線光源６として第１
実施例と同様にして出力５００Ｗの低圧水銀灯を３灯装
備した。

そして、第ｌ実施例と同様にして、蒸着材料２を蒸着す
る前処理として紫外線光源６から紫外線を照射した。紫
外線光源６を消灯した後、真空蒸？チャンバーｌ内の真
空度が所望の真空度に達した時点で、再び紫外線光源６
から紫外線を照射し、■分以上経過した後に紫外線を照
射しながら蒸着材料２　（Ｓｌ０２）を電子銃３による
電子ビーム蒸着法でプラスチック基板５にアシスト蒸着
させて成膜を行なった。薄膜構成は、第１層目を八β２
０３，第２層目をＺｒＯ■および第３層目をＭｇＦＰと
した。

このようにして成膜された薄膜の光学特性は、波長４５
０〜６５０ｒ＋＋ｎで反射率０．８％以下を示し、ガラ
スレンズと同様の性能が得られた。また、薄膜の耐久性
能を調べるため、第ｌ実施例と同様の方法により試験を
行なったところ、多層膜でありながら、第ｌ実施例のＭ
ｇＦ　２薄膜と同様の結果が得られた。

かかる良好な結果が得られるのは、第１実施例と同様の
有機不純物除去の効果に加えて、真空中で紫外線を照射
することにより、紫外線が０■に吸収されることなく容
易にプラスチック基板５に達し、基板表面にある化学結
合を切断し、切断され？分子鎖にカルボニル基，カルボ
キシル基等を発生させ、極性の高い表面に改質する効果
と、紫外線が持つ高いエネルギーが結晶核成長を促進し
、しかも適度の原子の変位や格子欠陥を促すことにより
薄膜形成の初期過程に有効に作用して緻密な薄膜形成を
促進するというアシスト効果とを合わせ持つからである
。

以上のように、本実施例の成膜方法によっても、十分実
用化に耐え得る高密着性，高耐久性を有した薄膜を成膜
できる。

（第４実施例）本実施例では、蒸着材料２としてＳｉｎ２およびＴｉＯ
■を用い、紫外線光源６として第１および第３実施例と
同様にして出力５００Ｗの低圧水銀灯を３灯装備した。

そして、本実施例においては、第３実施例と同様にして
、蒸着前および蒸着中に紫外線光源６がら紫外線を照射
するが、さらに蒸着直前から蒸着中にかけて０■ガスを
１．Ｏ　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒ以下の低い分圧でわずか
に真空蒸着チャンバー１内に導入し？、アシスト蒸着を
行なった。薄膜構成は、第１層目をＳｉＯｚとし、以下
奇数層をＳｉｆｔ、偶数層をＴｉ０２とした６層構造で
あり、ハーフミラー用の薄膜である。

このようにして成膜された薄膜の光学特性は、通常ガラ
ス基板に密着したものと同様の性能を示し、耐久試験後
の特性の変化もほとんどなかった。また、引っ掻き試験
，テープ剥離試験等の試験においても初期性能および耐
久性能ともに前記実施例と同様の結果を示し、実用化に
十分耐え得る耐久性を有していた。

かかる良好な結果が得られるのは、第３実施例と同様の
効果を有するとともに、さらに０２ガスを導入すること
により、０３の発生を促し、特に有機不純物除去効果を
高めた上に、０■分子が薄膜形成に作用し、内部応力を
緩和させる効果を持つことによるものである。

（比較例）本比較例においては、紫外線光源６から紫外線を照射す
ることなく、第ｌ実施例と同様の蒸着を行なった。

本比較例により成膜した薄膜の耐久性を第１実施例と同
様の方法により試験したところ、引っ掻き試験，テープ
剥離試験において薄膜に傷や剥離が発生してしまった。

［発明の効果コ以上のように、本発明のプラスチック基板への成膜方法
によれば、紫外線を照射することとしたので、プラスチ
ック基板表面の不純物を除去できるとともに、プラスチ
ック基板表面を活性，改質でき、蒸着粒子の基板への結
合力を増大させ、良好で緻密な薄膜形成を行なうことが
でき、結果的にプラスチック基板と薄膜との密着性およ
び耐久性を優れたものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のプラスチック基板への成膜方法を実施する
ための真空蒸着装置を示す概略構成図である。 ■・−・真空蒸着チャンバ２・一蒸着材料３・・・電子銃４−・・回転ドーム５・−・プラスチック基板６・・・紫外線光源

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラスチック基板へ真空蒸着法により成膜を行な
うプラスチック基板への成膜方法において、蒸着前また
は蒸着前および蒸着中に、プラスチック基板表面に紫外
線を照射して真空蒸着を行なうことを特徴とするプラス
チック基板への成膜方法。
（２）前記紫外線の光源が、低圧水銀灯，マイクロ波放
電ランプ，キセノンショートアークランプのいずれか１
種以上であることを特徴とする請求項１記載のプラスチ
ック基板への成膜方法。
（３）酸素ガスを１×１０＾−＾５Ｔｏｒｒ以下の分圧
で真空蒸着チャンバーに導入しつつ紫外線を照射するこ
とを特徴とする請求項１または２記載のプラスチック基
板への成膜方法。