イオンプレーティング方法及び装置、及びイオンプレーティングによるガスバリア膜形成方法
【課題】高い生産性を保ちながら品質の高い膜を基材上に形成することができるイオンプレーティング方法および装置、およびイオンプレーティングによるガスバリア膜形成方法を提供する。
【解決手段】真空チャンバ１２内に設置された被イオンプレーティング用基材１３に対して蒸着材料２０を蒸着するイオンプレーティング装置１０は、蒸着材料２０を収納するるつぼ１９と、真空チャンバ１２内に昇華ガス２５を導入するガス導入部２４と、昇華ガス２５をプラズマ化させる圧力勾配型のプラズマガン１１と、プラズマ化された昇華ガス２５がるつぼ１９に収納された蒸着材料２０に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構５とを備えている。このうちプラズマガン１１はガス導入部２４に設けられており、磁場機構５はプラズマガン１１と真空チャンバ１２との間に設けられている。また、昇華ガス２５は、キセノンガス２６とアルゴンガス２７とを含んでいる。
【解決手段】真空チャンバ１２内に設置された被イオンプレーティング用基材１３に対して蒸着材料２０を蒸着するイオンプレーティング装置１０は、蒸着材料２０を収納するるつぼ１９と、真空チャンバ１２内に昇華ガス２５を導入するガス導入部２４と、昇華ガス２５をプラズマ化させる圧力勾配型のプラズマガン１１と、プラズマ化された昇華ガス２５がるつぼ１９に収納された蒸着材料２０に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構５とを備えている。このうちプラズマガン１１はガス導入部２４に設けられており、磁場機構５はプラズマガン１１と真空チャンバ１２との間に設けられている。また、昇華ガス２５は、キセノンガス２６とアルゴンガス２７とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法に関する。また本発明は、イオンプレーティング方法を用いて被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成するガスバリア膜形成方法に関する。さらに本発明は、真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品や医薬品等の包装材料において、内容物の品質を劣化させる要因である酸素及び水蒸気の侵入を防ぐため、プラスチックフィルム基材上にガスバリア膜を形成して得られたガスバリア性シートが用いられている。しかしながら、プラスチックフィルム基材表面に存在する凹凸のため、プラスチックフィルム基材表面をガスバリア膜により十分に被覆することができず、このためガスバリア性シートに十分なガスバリア特性を持たせることができないという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１において、２００μｍ×２００μｍ以上の面積について測定された平均面粗さＳＲａが２０ｎｍ以下である平滑表面を片面または両面に有する基材フィルムと、該基材フィルムの平滑表面に形成された無機化合物からなるガスバリア層とからなるガスバリアフィルムが提案されている。この特許文献１においては、基材フィルム中の添加剤を少なくし、かつフィルムを構成する樹脂成分を溶融させ、その後急冷することにより、表面平滑性に優れた基材フィルムが形成されている。この基材フィルム上にガスバリア層を形成することにより、ガスバリアフィルムのガスバリア特性を向上させている。
【０００４】
また特許文献２において、基材の両面にスクラッチ防止層を設け、このスクラッチ防止層上に平坦化層およびバリア積層を積層したバリアアッセンブリが開示されている。このうちバリア積層はバリア層とポリマー層とを有しており、このような積層構造を採用することにより、２３度、０％ＲＨにおける酸素透過率が０．００５ｃｃ／ｍ２ｄａｙ以下にまで低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１０４１２号公報
【特許文献２】米国特許第６，４１３，６４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、従来、ガスバリア性シートのガスバリア特性を高めるため、複数の層を積層させてガスバリア性シートが形成されている。このため、生産コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
ところで、基材の表面に被膜を形成する方法として、イオンプレーティングが知られている。イオンプレーティングは、イオン化した蒸着物質を電界で加速して基材表面に衝突させる方法である。イオンプレーティングは、真空蒸着やスパッタリングに比べて蒸着物質の運動エネルギーが大きいため、基材と蒸着物質との密着性が強いという特徴を有する。
【０００８】
イオンプレーティングにおいては、プラズマガンによりイオン化された昇華ガスが、真空チャンバ内に設置された蒸着材料に対して照射される。従来のイオンプレーティングにおいて、一般に昇華ガスとしてアルゴンガスが用いられている。
【０００９】
イオンプレーティングにより基材上にガスバリア膜を形成する場合、真空チャンバ内の真空度が高いほど、ガスバリア特性の良いガスバリア膜を得ることができる。しかしながら、真空チャンバ内の真空度が高いと、プラズマガンに放電電力を投入する際の電気抵抗値が高くなり、このため放電電流が小さくなると考えられる。放電電流が小さいと、基材上に形成されるガスバリア膜の成膜速度が遅くなり、このため生産性が落ちる。このように、イオンプレーティングにより基材上にガスバリア膜を形成する場合、ガスバリア膜のガスバリア特性と生産性はトレードオフの関係にある。なお、放電電圧を高くすることにより放電電流を大きくし、これによって生産性を高めることが考えられるが、しかしながら、放電電圧を一定値以上にすると異常放電が生じるため、放電電圧には上限がある。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高い生産性を保ちながら品質の高い膜を基材上に形成することができるイオンプレーティング方法および装置、およびイオンプレーティングによるガスバリア膜形成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】
【００１１】
本発明は、被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法において、真空チャンバ内に被イオンプレーティング用基材を設置する工程と、真空チャンバ内に蒸着材料を設置する工程と、真空チャンバのガス導入部に設けられたプラズマガンに、昇華ガス導入管を介して昇華ガスを導入する工程と、プラズマガンに放電電力を投入し、放電を生じさせ、当該放電により昇華ガスをプラズマ化させる工程と、プラズマ化した昇華ガスを真空チャンバ内の蒸着材料に向けて照射する工程と、プラズマ化した昇華ガスによって蒸着材料を昇華させるとともにイオン化させることにより、蒸着材料を基材に対して蒸着させる工程とを備え、昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング方法である。
【００１２】
本発明によるイオンプレーティング方法において、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御してもよい。好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。さらに好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。
【００１３】
本発明によるイオンプレーティング方法において、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御してもよい。
【００１４】
本発明は、上記記載のイオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成することを特徴とするガスバリア膜形成方法である。
【００１５】
本発明は、真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置において、真空チャンバ内に設置され、蒸着材料を収納するるつぼと、真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバ内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管を有するガス導入部と、ガス導入部に接続され、投入された放電電力によって発生する放電により昇華ガスをプラズマ化させるプラズマガンと、プラズマガンによってプラズマ化された昇華ガスがるつぼ内の蒸着材料に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構とを備え、昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング装置である。
【００１６】
本発明によるイオンプレーティング装置において、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構を更に備え、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御してもよい。好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。さらに好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。
【００１７】
本発明によるイオンプレーティング装置において、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構を更に備え、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法において、真空チャンバのガス導入部に設けられたプラズマガンに昇華ガス導入管を介して昇華ガスを導入した後、プラズマガンに放電電力を投入し、放電を生じさせ、この放電により昇華ガスをプラズマ化させる。このとき、プラズマガンに導入される昇華ガスは、キセノンガスを含んでいる。このため、昇華ガスにキセノンガスが含まれていない場合に比べて、プラズマガンに放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバの真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、緻密な膜を被イオンプレーティング用基材上に形成することができる。従って、品質の高い膜、例えばガスバリア膜、導電膜、透明膜、及び高反射膜などを得ることができる。
【００１９】
また本発明によれば、上記記載のイオンプレーティング方法を用いて被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成することにより、高い生産性を保ちながら、ガスバリア特性の良いガスバリア膜を被イオンプレーティング用基材上に形成することができる。
【００２０】
また本発明によれば、真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置において、真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバ内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管を有するガス導入部と、ガス導入部に接続され、投入された放電電力によって生じる放電により昇華ガスをプラズマ化させるプラズマガンとが設けられている。このうちプラズマガンに導入される昇華ガスは、キセノンガスを含んでいる。このため、昇華ガスにキセノンガスが含まれていない場合に比べて、プラズマガンに放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバの真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、緻密な膜を被イオンプレーティング用基材上に形成することができる。従って、品質の高い膜、例えばガスバリア膜、導電膜、透明膜、及び高反射膜などを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるイオンプレーティング装置を示す図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態において、基材上に形成されたガスバリア膜を示す断面図。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態において、制御装置による制御を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種種変形して実施することができる。
【００２３】
第１の実施の形態
以下、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
（イオンプレーティング装置）
はじめに図１を参照して、イオンプレーティング装置１０について説明する。図１に示すように、真空チャンバ１２内に設置された被イオンプレーティング用基材１３に対して蒸着材料２０を蒸着するイオンプレーティング装置１０は、真空チャンバ１２内に設置され、蒸着材料２０を収納するるつぼ１９と、真空チャンバ１２に取り付けられ、真空チャンバ１２内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管２５ａを有するガス導入部２４と、ガス導入部２４に接続され、投入された放電電力によって昇華ガス２５をプラズマ化させる圧力勾配型のプラズマガン１１と、プラズマガン１１によってプラズマ化された昇華ガス２５がるつぼ１９内の蒸着材料２０に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構５とを備えている。
【００２５】
このうちガス導入部２４の昇華ガス導入管２５ａには、図１に示すように、キセノン導入管２６ａおよびアルゴン導入管２７ａが接続されており、昇華ガス導入管２５ａを介して真空チャンバ１２内に導入される昇華ガス２５は、キセノン導入管２６ａを介して供給されるキセノンガス２６と、アルゴン導入管２７ａを介して供給されるアルゴンガス２７とを含んでいる。真空チャンバ１２内に導入される昇華ガス２５中のキセノンガス２６およびアルゴンガス２７の導入量（流量）は、それぞれキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂにより調整される。
【００２６】
なお本実施の形態において、昇華ガス２５とは、プラズマガン１１によりプラズマ化され、その後、蒸着材料２０に向けて照射された際、蒸着材料２０を昇華させるとともに、昇華した蒸着材料２０をイオン化させるという２つの役割を果たすガスのことである。
【００２７】
次にプラズマガン１１について説明する。図１に示すように、プラズマガン１１は、放電電源１４のマイナス側に接続された環状の陰極１５と、放電電源１４のプラス側に抵抗を介して接続された環状の第１中間電極１６および第２中間電極１７とを有している。陰極１５側からプラズマガン１１に昇華ガス２５が供給されると、プラズマガン１１に所定の放電電力を投入することにより放電が発生させられ、これによって昇華ガス２５がプラズマ化される。プラズマ化された昇華ガス２５は、プラズマ化昇華ガス流２２として第２中間電極１７から真空チャンバ１２内に向けて流出させられる。
【００２８】
また、前述の磁場機構５が、真空チャンバ１２と第２中間電極１７との間に設けられている。磁場機構５は、具体的には、真空チャンバ１２と第２中間電極１７との間の短管部１２Ａの外側において、短管部１２Ａを包囲するよう設けられた収束コイル１８と、後述するるつぼ１９の内部に設けられたるつぼ用磁石２１とからなる。この場合、収束コイル１８に発生させる磁場を制御することにより、真空チャンバ１２におけるプラズマ化昇華ガス流２２の行程、プラズマ化昇華ガス流２２の収束などを制御することができる。本実施の形態において、真空チャンバ１２内に向けて流出したプラズマ化昇華ガス流２２が蒸着材料２０に照射されるよう、制御装置６０により収束コイル１８に発生させる磁場が制御される。
【００２９】
また真空チャンバ１２には、真空チャンバ１２内を減圧する排気ポンプ５０が排気管４９を介して接続されている。
【００３０】
また真空チャンバ１２内の下部には、前述のように、放電電源１４のプラス側に接続された導電性材料からなるるつぼ１９が配置されており、このるつぼ１９上に蒸着膜３１の材料となる蒸着材料２０が収納されている。さらに前述のとおり、るつぼ１９の内部にるつぼ用磁石２１が設けられている。また、るつぼ１９は真空チャンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態となっている。
【００３１】
また図１に示すように、短管部１２Ａ内には絶縁管１が突設されている。この絶縁管１は、プラズマ化昇華ガス流２２の周囲を取囲むよう配置されており、また絶縁管１はプラズマガン１１から電気的に浮遊状態となっている。また真空チャンバ１２に連結された短管部１２Ａ内に、絶縁管１の外周側を取巻く電子帰還電極２が設けられている。電子帰還電極２は、放電電源１４のプラス側に接続されており、このため電子帰還電極２の電位はプラズマガン１１の真空チャンバ１２側における電位よりも高い。前記絶縁管１としては、たとえば、セラミック製短管が採用される。
【００３２】
また、真空チャンバ１２の内面には、真空チャンバ１２から電気的に浮遊状態となる防着板４０が設けられている。この防着板４０はＳＵＳ板からなり、後述するように、プラズマ化した昇華ガス２５が蒸着材料２０に照射された際に生じる反射電子流３が真空チャンバ１２へ帰還して接地されるのを防止するために設けられている。なお、防着板４０を設ける代わりに、真空チャンバ１２内面に、反射電子流３が真空チャンバ１２へ帰還することを防止するための絶縁コーティング膜（図示せず）を設けてもよい。
【００３３】
また真空チャンバ１２内の被イオンプレーティング用基材１３近傍に、被イオンプレーティング用基材１３上に形成される蒸着膜３１の形成速度を測定する成膜速度計４１が設けられ、また成膜速度計４１の下方に、真空チャンバ１２内の真空度および成膜真空度を各々測定する真空計４２が設けられている。さらに、真空チャンバ１２内の圧力を調整するため、真空チャンバ１２内のるつぼ１９近傍に、圧力調整ガス２８を導入する圧力調整ガス導入管２８ａが設けられている。圧力調整ガス２８の流量は、圧力調整ガス導入管２８ａに設けられた圧力調整ガス導入バルブ２８ｂにより調整される。なお圧力調整ガス２８としては、キセノンガス２６、アルゴンガス２７などを用いることができる。
【００３４】
さらにプラズマガン１１には、プラズマガン１１に投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構６１が接続されている。検出機構６１は、図１に示すように、プラズマガン１１における放電電圧を計測する放電電圧計４５と、プラズマガン１１における放電電流を計測する放電電流計４６と、計測された放電電圧を計測された放電電流によって除することにより電気抵抗値を算出する演算部５１とからなる。
【００３５】
また電子帰還電極２には、図１に示すように、電子帰還電極電流を測定する電子帰還電極電流計４７が接続されている。さらに真空チャンバ１２とアース５５との間には、真空チャンバ１２からの接地電流を測定する接地電流計４８が設けられている。
【００３６】
なお、上述した放電電圧計４５、放電電流計４６、演算部５１、電子帰還電極電流計４７、接地電流計４８、成膜速度計４１、真空計４２からの情報は制御装置６０に収集される。
【００３７】
なお、後に実施例において詳述するが、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合のプラズマガン１１における電気抵抗値は、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合、例えば昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合のプラズマガン１１における電気抵抗値に比べて小さくなる。このため、プラズマガン１１に所定の放電電圧が印加されたとき、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合のプラズマガン１１における放電電流は、昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合のプラズマガン１１における放電電流よりも大きくなる。従って、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、プラズマガン１１の異常放電を発生させない放電電圧の範囲内で、より大きな放電電流を安定して発生させることが可能となる。また、放電電流が大きくなるほど、昇華ガス２５のプラズマ化も促進される。このように、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含み、これによってプラズマガン１１における電気抵抗値を低下させることにより、プラズマ化した昇華ガス２５を多量に発生させることが可能となる。
【００３８】
昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合に比べてプラズマガン１１における電気抵抗値が低下する理由は、例えば以下のように説明することができる。
一般にアルゴンやキセノン等の希ガスは、最外殻電子が閉殻構造をとるため、反応性はほとんど見られない。しかしキセノンは、その最外殻（５ｓ２５ｐ６）電子と原子核との間の距離がアルゴンに比べて大きいため、原子核と最外殻電子の間にある電子の遮蔽効果によって、原子核が最外殻電子を束縛する力がアルゴンの場合よりも小くなる。従って、キセノンはアルゴンよりもイオン化し易いと言える。このため、真空放電において抵抗の低いプラズマ状態を作り出すことが可能となる。ここで、抵抗の低いプラズマ状態を作り出すことが可能というのは、高電流・低電圧のプラズマを安定的に発生させることが可能ということを意味する。
【００３９】
（蒸着膜）
次に、被イオンプレーティング用基材１３上に形成される蒸着膜３１について説明する。図２は、本実施の形態において、被イオンプレーティング用基材１３上に形成された蒸着膜３１を示す断面図である。
【００４０】
蒸着膜３１は、上述のように、イオンプレーティングにおける蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３上に蒸着して形成された膜である。蒸着材料２０としては、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物、無機酸化炭化物、無機窒化炭化物を挙げることができる。例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウム等の酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、空化ホウ素、空化マグネシウム等である。
【００４１】
好ましくは、蒸着材料２０は導電性材料をさらに含んでいる。これによって、後述するイオンプレーティング方法において、プラズマ化した昇華ガス２５の照射が蒸着材料２０に集中しやすくなるという利点がもたらされる。導電性材料としては、導電性を有する材料であれば特に制限はないが、体積抵抗率が１．４μΩ・ｃｍ以上かつ１ｋΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。導電性材料として、例えば、アルミニウム、珪素、銅、銀、ニッケル、クロム、金、白金、インジウム、錫、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、セリウム、およびこれら金属の合金から選ばれる少なくとも１つを挙げることができる。
【００４２】
本実施の形態において、蒸着材料２０は、酸化珪素と導電性材料との化合物からなる。また蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３上に蒸着して形成された蒸着膜３１の膜厚は１０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下である。蒸着膜３１の膜厚をこの範囲にすることにより、生産性を確保するとともに、柔軟性を実現することができ、かつ色味の調整も容易となる。
【００４３】
（被イオンプレーティング用基材）
次に、被イオンプレーティング用基材１３について説明する。被イオンプレーティング用基材１３は、図２に示すように、基材３３と、基材３３の表面を平滑化するために適宜設けられる平坦化層３２とからなる。基材３３としては、主にはシート状やフィルム状のものが用いられるが、具体的な用途や目的等に応じて、非フレキシブル基板やフレキシブル基板を用いることもできる。例えば、ガラス基板、硬質樹脂基板、ウエハ、プリント基板、様々なカード、樹脂シート等の非フレキシブル基板を用いてもよい。
【００４４】
基材３３を樹脂から構成する場合、ポリエチレンテレフタレート（P E T）、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリウレタンアグリレート、ポリエーテルサルフオン、ポリイミド、ポリシルセスキオキサン、ポリノルボルネン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、環状ポリオレフィン等を用いることができる。この場合、好ましくは1 0０度以上、さらに好ましくは１５０度以上の耐熱性を有する樹脂が使用される。本実施の形態においては、基材３３としてＰＥＮを使用する。
【００４５】
基材３３の厚さについては特に制限はないが、可とう性及び形態保持性の観点から、好ましくは、６μｍ以上かつ４００μｍ以下の基材３３が用いられる。さらに好ましくは、１２μｍ以上かつ２５μｍ以下の基材３３が用いられる。
【００４６】
基材３３の表面に対して、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、加熱処理、薬品処理、U V 照射処理、大気圧プラズマ処理、易接着化処理等の表面処理を行ってもよい。こうした表面処理の具体的な方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。
【００４７】
上述のように、基材３３のうち蒸着膜３１が形成される側の表面の平坦度を高めるため、当該表面上に平坦化層３２が適宜設けられる。平坦化層３２の材料としては、例えば、ゾルーゲル材料、硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、熱硬化型樹脂）、及びフォトレジスト材料等を挙げることができる。例えば、アクリレート系樹脂、エポキシ基をもつ反応性のプレポリマー、オリゴマー、及び／又は単量体を適宜混合したものである電離放射線硬化型樹脂である。また電離放射線硬化型樹脂に、必要に応じてウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、プチラール系、ビニル系等の熱可塑性樹脂を混合して液状とした樹脂を用いることもできる。このような液状樹脂は、分子中に重合性不飽和結合を有しており、紫外線（U V ）や電子線（E B）を照射することにより架橋重合反応を起こして３次元の高分子構造に変化するという特性を示す。
【００４８】
平坦化層３２の厚さは、０．５μｍ以上かつ１ 0μｍ以下であることが好ましい。これによって、基材３３の表面の平滑性を確保することができる。
【００４９】
なおガスバリア性シート３０の構成は、上記の構成に限られるものではない。例えば、基材３３と平坦化層３２との間、または平坦化層３２と蒸着膜３１との間に、接着性の確保等の観点から、適宜他の層を挿入してもよい。また、基材３３のうち蒸着膜３１が形成される側とは反対側の表面に、他の層を適宜形成してもよい。こうした他の層としては、例えば公知のアンカーコート層、ガスバリア層、ハードコート層、反射防止層、防汚層、防眩層、及びカラーフィルタ等を挙げることができる。
【００５０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、イオンプレーティングにより被イオンプレーティング用基材１３上に蒸着膜３１を形成する方法について説明する。
【００５１】
（イオンプレーティング方法）
はじめに、真空チャンバ１２内に、基材３３と平坦化層３２とを有する被イオンプレーティング用基材１３を設置する。次に、酸化珪素と導電性化合物との混合物からなる蒸着材料２０を真空チャンバ１２のるつぼ１９内に収納する。その後、真空チャンバ１２のガス導入部２４に設けられたプラズマガン１１に、キセノンガス２６とアルゴンガス２７とを含む昇華ガス２５を導入する。
【００５２】
次に、プラズマガン１１に放電電力を投入し、これによって放電を生じさせる。このことにより、昇華ガス２５がプラズマ化し、この結果、プラズマガン１１の第２中間電極１７から真空チャンバ１２内に向うプラズマ化昇華ガス流２２が形成される。形成されたプラズマ化昇華ガス流２２は、磁場機構５により生成される磁場に導かれて蒸着材料２０に照射される。このとき磁場機構５の収束コイル１８は、プラズマ化昇華ガス流２２の横断面を収縮させる作用を行ない、また磁場機構５のるつぼ用磁石２１は、プラズマ化昇華ガス流２２の焦点合わせおよびプラズマ化昇華ガス流２２を曲げる作用を行なっている。
【００５３】
蒸着材料２０にプラズマ化した昇華ガス２５が照射されると、るつぼ１９内の蒸着材料２０が昇華し、同時に、昇華した蒸着材料２０がプラズマ化した昇華ガス２５によりイオン化される。イオン化した蒸着材料２０は電界（図示せず）により加速されて被イオンプレーティング用基材１３の下面に衝突する。このようにして、被イオンプレーティング用基材１３の下面に蒸着材料２０からなる蒸着膜３１が形成される。なお前述のように、本実施の形態において蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に衝突する際の運動エネルギーは、真空蒸着またはスパッタリングにより蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に蒸着する際の運動エネルギーよりも大きい。このため、被イオンプレーティング用基材１３との密着性が強く緻密な蒸着膜３１を形成することができる。
【００５４】
この間、プラズマガン１１に導入された昇華ガス２５には、キセノンガス２６が含まれている。このため前述のとおり、プラズマガン１１により昇華ガス２５をプラズマ化させるとき、プラズマガン１１における電気抵抗値が、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて低くなる。このことにより、高電流・低電圧のプラズマ化した昇華ガス２５を安定的に発生させることができる。このようなプラズマ化した昇華ガス２５を真空チャンバ１２内で蒸着材料２０に照射することにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて高い速度で蒸着材料２０を昇華させることができる。このことにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて、蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上により大きな成膜速度で形成することができる。
【００５５】
また、プラズマ化した昇華ガス２５による電流が大きいため、すなわちプラズマ化昇華ガス流２２の電子密度が高いため、昇華した後の蒸着材料２０とプラズマ化した昇華ガス２５との衝突頻度が、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて高くなる。このため、蒸着材料２０のイオン化やラジカル化（活性化）がより促進される。このため、単位時間あたりより多くの蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に到達する。このことにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて、蒸着膜３１の成膜速度がより大きくなるとともに、より緻密な蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上に形成することができる。
【００５６】
ところで、キセノン２６の原子量はアルゴン２７の原子量の約３．３倍であり、このため、キセノンガス２６はアルゴンガス２７に比較して重いガスである。このため、キセノンガス２６の方がアルゴンガス２７よりも拡散しにくいと考えられる。従って、プラズマ化したキセノンガス２６またはアルゴンガス２７が真空チャンバ１２内の磁場によりるつぼ１９に収納された蒸着材料２０に導かれるとき、キセノンガス２６の方がアルゴンガス２７よりもよりるつぼ１９近傍に滞留すると考えられる。この場合、昇華した蒸着材料２０が、るつぼ１９近傍に滞留するプラズマ化したキセノンガス２６により容易にイオン化される。このことにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、蒸着材料２０のイオン化やラジカル化（活性化）がさらに促進されると考えられる。
【００５７】
また、蒸着材料２０がよりるつぼ１９近傍においてイオン化されるため、イオン化した蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に衝突する際の蒸着材料２０の運動エネルギーがより大きくなると考えられる。このため、蒸着材料２０と被イオンプレーティング用基材１３との密着力が向上し、かつ被イオンプレーティング用基材１３上における蒸着材料２０のマイグレーションも促進されると考えられる。従って、蒸着材料２０と被イオンプレーティング用基材１３との間の密着が強固であるだけでなく、蒸着材料２０同士の結合も強固となる。このことにより、被イオンプレーティング用基材１３上に、緻密かつ平坦であって、異常粒成長による欠陥のない蒸着膜３１を形成することができる。
【００５８】
また、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含むことによりプラズマガン１１における電気抵抗値が低くなるため、より高い真空度においてプラズマ化昇華ガス流２２を安定して発生させることが可能となる。このことによっても、形成される蒸着膜３１をより緻密にすることができる。
【００５９】
上述の理由により、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、被イオンプレーティング用基材１３上と蒸着膜３１との間の密着性および蒸着膜３１の緻密性を向上させ、かつ蒸着膜３１中の欠陥を低減することができ、このことにより、蒸着膜３１の品質を向上させることができる。
【００６０】
なお、プラズマ化した昇華ガス２５がるつぼ１９内の蒸着材料２０に照射されると、るつぼ１９は真空チャンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態となる。このため、プラズマ化した昇華ガス２５が蒸着材料２０から反射して反射電子流３が生じる。この場合、真空チャンバ１２内面には真空チャンバ１２から電気的に浮遊する防着板４０が設けられており、このため、防着板４０により反射電子流３の真空チャンバ１２側への帰還を妨げることができる。このことにより、大部分の反射電子流３をプラズマ化昇華ガス流２２の外側を通して電子帰還電極２側へ確実に帰還させることができる。
【００６１】
次に反射電子流３の流れについてさらに詳述する。図１に示すように、電子帰還電極２はるつぼ１９から離れた位置に設けられており、このため、るつぼ１９上から昇華した蒸着材料２０が電子帰還電極２に付着することはほとんどない。また、プラズマガン１１から出たプラズマ化昇華ガス流２２と電子帰還電極２との間に両者を遮る絶縁管１が設けられており、このため、プラズマ化昇華ガス流２２が電子帰還電極２に入射し、これによって陰極１５と電子帰還電極２との間で異常放電が発生するのを防止することができる。この場合、反射電子流３は、プラズマ化昇華ガス流２２の外側であって、プラズマ化昇華ガス流２２とは分離した経路に沿って電子帰還電極２まで延びるよう形成される。このことにより、プラズマ化昇華ガス流２２を連続的かつ安定に持続させることができる。
【００６２】
本実施の形態におけるプラズマ化昇華ガス流２２の持続時間は、絶縁管１および電子帰還電極２を設けない場合に比べて倍以上となり、飛躍的に向上することが確認されている。また、絶縁管１を設けることにより異常放電の発生を防止し、これによってプラズマ化昇華ガス流２２の電子帰還電極２への流れ込みによる電力ロスを減少させることができる。このため、絶縁管１および電子帰還電極２を設けない場合に比べて、蒸着膜３１の成膜速度（材料昇華量）が約２０％向上することが確認されている。また、電子帰還電極２を収束コイル１８に近い位置に設けることにより、イオンプレーティング装置１０全体が小型化されている。なお、るつぼ１９が真空チヤンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態となっているが、蒸着材料２０が絶縁性のもの、たとえばＭｇＯなどを用いた場合、成膜過程においてるつぼ１９自体が絶縁性となるため、真空チャンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態にしておかなくても結果として電気的に浮遊状態となり得る。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、被イオンプレーティング用基材１３に対して蒸着材料２０を蒸着するイオンプレーティング方法において、真空チャンバ１２のガス導入部２４に設けられたプラズマガン１１に昇華ガス導入管２５ａを介して昇華ガス２５を導入した後、プラズマガン１１に放電電力を投入し、放電を生じさせ、当該放電により昇華ガス２５をプラズマ化させる。このとき、プラズマガン１１に導入される昇華ガス２５は、キセノンガス２６を含んでいる。このため、昇華ガス２５にキセノンガス２６が含まれていない場合に比べて、プラズマガン１１に放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバ１２の真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、緻密な蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上に形成することができる。このようにして得られた蒸着膜３１は、高品質なガスバリア膜、導電膜、透明膜または高反射膜などとして用いられる。
【００６４】
第２の実施の形態
次に図１乃至図３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで図３は、本発明の第２の実施の形態において、制御装置による制御を示すブロック図である。
【００６５】
図１乃至図３に示す第２の実施の形態は、キセノン導入バルブおよびアルゴン導入バルブが制御装置により制御される点が異なるのみであり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図１乃至図３に示す第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
第１の実施の形態において説明したように、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合のプラズマガン１１における電気抵抗値は、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合、例えば昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合のプラズマガン１１における電気抵抗値に比べて小さくなる。また、第１の実施の形態において説明したように、プラズマガン１１における電気抵抗値が小さいほど、プラズマ化昇華ガス流２２の電子密度を高くすることができる。このことにより、蒸着材料２０のイオン化やラジカル化（活性化）を促進し、これによって、より緻密な蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上に形成することができる。なお実施例において後述するが、蒸着膜３１としてガスバリア膜３１ａを形成する場合、プラズマガン１１における電気抵抗値が所定の値以下である場合にガスバリア膜３１ａのガスバリア特性が良好となるという結果が得られている。
【００６７】
ところで、プラズマガン１１における電気抵抗値は、真空チャンバ１２内にキセノンガス２６やアルゴンガス２７を導入すればするほど、すなわち真空チャンバ１２内の真空度が低いほど小さくなる。しかしながら前述のように、真空チャンバ１２内の真空度が低いほど、形成される蒸着膜３１の品質が劣化する。従って、真空チャンバ１２内の真空度が所定値よりも低くならないよう真空チャンバ１２内への昇華ガス２５の導入量（流量）を制限する必要がある。真空チャンバ１２内へのガスの導入量を制限する具体的な方法として、真空チャンバ１２内の真空計４２からの情報に基づいて真空度が一定値を超えないよう昇華ガス２５の導入量を制御する方法、プラズマガン１１における電気抵抗値が一定値を下回らないよう昇華ガス２５の導入量を制御する方法などが考えられる。
【００６８】
本実施の形態において、図３に示すように、検出機構６１は、プラズマガン１１における放電電圧を計測する放電電圧計４５と、プラズマガン１１における放電電流を計測する放電電流計４６と、計測された放電電圧を計測された放電電流によって除することにより電気抵抗値を算出する演算部５１とからなる。また図３に示すように、検出機構６１の演算部５１により算出された、プラズマガン１１における電気抵抗値に関する情報は、制御装置６０に送られる。本実施の形態において、制御装置６０は、図３に示すように、プラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂを制御する。このことにより、イオンプレーティングにより形成される蒸着膜３１の品質を良好に保つことができる。
【００６９】
好ましくは、制御装置６０は、プラズマガン１１における電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂを制御する。さらに好ましくは、制御装置６０は、プラズマガン１１における電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂを制御する。このことにより、イオンプレーティングにより形成される蒸着膜３１の品質をさらに良好に保つことができる。
【００７０】
なお本実施の形態において、制御装置６０により、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂが制御される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、制御装置６０は、検出機構６１により算出された電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガス２６の導入量を増加させるようキセノン導入バルブ２６ｂを制御してもよい。この場合、キセノンガス２６の導入量が増加するにつれて、プラズマガン１１における電気抵抗値が低下する。そして、プラズマガン１１における電気抵抗値が所定の値、例えば０．９Ω以下になると、制御装置６０はその時点におけるキセノンガス２６の導入量を保つようキセノン導入バルブ２６ｂを制御する。このことにより、イオンプレーティングにより形成される蒸着膜３１の品質を良好に保つことができる。
【００７１】
また本実施の形態において、制御装置６０により、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂが制御される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、制御装置６０は、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂのみを制御してもよい。
【００７２】
また制御装置６０は、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれ、かつ真空計４２により計測された真空チャンバ１２内の真空度が所定値以下になるようキセノン導入バルブ２６ｂのみを制御してもよい。
【００７３】
また制御装置６０は、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれ、かつ成膜速度計４１により算出された蒸着膜３１の成膜速度が所定範囲内含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂを制御してもよい。
【００７４】
また制御装置６０は、電子帰還電極電流計４７および接地電流計４８からの情報を考慮してキセノン導入バルブ２６ｂを制御してもよい。
【００７５】
第３の実施の形態
次に図１乃至図３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７６】
図１乃至図３に示す第３の実施の形態においては、イオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜が形成される。第３の実施の形態において、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態、および図１乃至図３に示す第２の実施の形態と略同一である。第３の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態、および図１乃至図３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
（ガスバリア膜）
はじめに、ガスバリア膜３１ａについて説明する。本実施の形態においては、被イオンプレーティング用基材１３上に形成される蒸着膜３１としてガスバリア膜３１ａが形成される。図２に示すように、被イオンプレーティング用基材１３と、被イオンプレーティング用基材１３上に形成されたガスバリア膜３１ａとによりガスバリア性シート３０が形成されている。
【００７８】
蒸着材料２０としては、図１および図２に示す第１の実施の形態において挙げた材料を用いることができる。とりわけ酸化珪素は、透明性を有するとともに高いガスバリア特性を有しており、本実施の形態における蒸着材料２０として特に好ましい。また、第１の実施の形態において述べたように、蒸着材料２０が導電性材料をさらに含むことが好ましい。従って本実施の形態において、蒸着材料２０は酸化珪素と導電性材料との混合物からなる。
【００７９】
ガスバリア膜３１ａの膜厚は、１０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下である。ガスバリア膜３１ａの膜厚をこの範囲にすることにより、生産性を確保するとともに、ガスバリア特性、柔軟性を実現することができ、かつ色味の調整も容易となる。
【００８０】
本発明のガスバリア膜３１ａを有するガスバリア性シート３０を、食品や医薬品等の包装材料だけでなく、例えば、タッチパネル、ディスプレイ用フィルム基板、照明用フィルム基板、太陽電池用フィルム基板、及びサーキットボード用フィルム基板等、軽くて割れにくく、かつ曲げられる部材が好まれる分野において使用することもできる。
【００８１】
（ガスバリア膜形成方法）
次に、イオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成する方法について説明する。はじめに、好ましいイオンプレーティング装置１０およびイオンプレーティング条件について説明する。
【００８２】
イオンプレーティング装置１０のプラズマガン１１としては、圧力勾配型のプラズマガン１１を用いることが好ましい。圧力勾配型のプラズマガン１１を用いることにより、放電電圧が低い場合であっても昇華ガス２５を十分にプラズマ化することができ、これによって、形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性を向上させることができる。
【００８３】
イオンプレーティングを行う際の真空チャンバ１２内の真空度としては、０．００５〜０．５Ｐａ、とりわけ０．０３〜０．０５Ｐａの範囲内であることが好ましい。これによって、蒸着材料２０にプラズマ化した昇華ガス２５を照射し、るつぼ１９内の蒸着材料２０を昇華させる際、蒸着材料２０の昇華を安定化することができる。一方、真空チャンバ１２内の真空度が大きい、例えば大気に近い場合、異常放電が発生することが考えられる。また、真空チャンバ１２内の真空度が非常に小さい、例えば超高真空の場合、放電電力を大きくしても放電が発生しないことが考えられる。
【００８４】
昇華ガス２５のキセノンガス２６の導入量としては、１２〜３０ｓｃｃｍであることが好ましい。これによって、キセノンガス２６を安定にプラズマ化することができる。一方、キセノンガス２６の導入量が１２ｓｃｃｍよりも小さい場合、キセノンガス２６のプラズマ化が安定せず、これによって異常放電が発生し、この結果プラズマガン１１が破壊されることが考えられる。また、キセノンガス２６の導入量が３０ｓｃｃｍよりも大きい場合、プラズマ化したキセノンガス２６が蒸着材料２０を昇華させるエネルギーが小さくなり、このため昇華した蒸着材料２０の蒸気圧が小さくなることが考えられる。またキセノンガス２６の導入量が３０ｓｃｃｍよりも大きい場合、昇華した蒸着材料２０のイオン化が抑制され、このため形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性が劣化することが考えられる。
【００８５】
本実施の形態において、上記の条件の下でイオンプレーティングを行うことにより、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａが形成される。このとき、上述のように、プラズマガン１１に導入される昇華ガス２５はキセノンガス２６を含んでおり、このため、昇華ガス２５にキセノンガス２６が含まれていない場合に比べて、プラズマガン１１に放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバ１２の真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、ガスバリア特性の良いガスバリア膜３１ａを得ることができる。
【００８６】
また本実施の形態によれば、イオンプレーティングにより得られたガスバリア膜３１ａにおいて、真空チャンバ１２内に設置された蒸着材料２０は酸化珪素と導電性化合物との混合物からなる。このため、後に実施例において詳述するように、形成されたガスバリア膜３１ａの膜厚が１２０ｎｍ以下の場合であっても、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙ以下にすることができる。また、形成されたガスバリア膜３１ａの膜厚がさらに薄く、例えば４０ｎｍ以下の場合であっても、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙ以上かつ０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙ以下にすることができる。
【００８７】
なお、第２の実施の形態において述べたように、制御装置６０は、プラズマガン１１における電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブ２６ｂを制御してキセノンガス２６の導入量を調整してもよい。このことにより、形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性を良好に保つことができる。
【００８８】
また上記各実施の形態において、昇華ガス２５にキセノンガス２６とアルゴンガス２７とが含まれる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、昇華ガス２５はその他のガスを含んでいてもよい。若しくは、昇華ガス２５がキセノンガス２６のみからなっていてもよい。
なお、後に実施例において示すように、昇華ガス２５がキセノンガス２６とアルゴンガス２７とからなる場合、昇華ガス２５中のキセノンガス２６の比率が大きいほど、形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性が向上する。昇華ガス２５中のキセノンガス２６の比率は、所望のガスバリア特性、コストおよびプラズマガン１１における電気抵抗値などを考慮して設定されるが、ガスバリア特性を考慮すると、昇華ガス２５中のキセノンガス２６の比率が５０％以上であることが好ましい。
【００８９】
また上記各実施の形態において、圧力調整ガス２８が、圧力調整ガス導入管２８ａを介して真空チャンバ１２内に導入される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、プラズマガン１１からプラズマ化昇華ガス流２２が安定して発生されている場合、圧力調整ガス２８を真空チャンバ１２内に導入しなくてもよい。
【実施例】
【００９０】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００９１】
（実施例１）
蒸着材料として、ＳｉＯ２粉末（高純度化学製）とＺｎＯ粉末とを１０：３の比で混合し、プレス後１０００度で１時間焼成し作製した蒸着材料２０を用いた。一方、被イオンプレーティング用基材１３として、ＰＥＮフィルムからなる基材３３を有する被イオンプレーティング用基材１３を用いた。
【００９２】
真空チャンバ１２内に被イオンプレーティング用基材１３を設置し、真空チャンバ１２内のるつぼ１９に蒸着材料２０を収納した後、真空引きを行った。真空度が１×１０−４まで到達した後、昇華ガス２５としてキセノンガス２６を１２ｓｃｃｍ導入した。その後、プラズマガン１１に放電電力を投入し、これによって１４４Ａの放電電流、１２５Ｖの放電電圧を発生させ、昇華ガス２５をプラズマ化した。なお、ｓｃｃｍとはｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略であり、以下の実施例、比較例においても同様である。
【００９３】
収束コイル１８に所定の磁場を発生させることにより、プラズマ化した昇華ガス２５からなるプラズマ化昇華ガス流２２を所定方向に曲げ、これによってプラズマ化した昇華ガス２５を真空チャンバ１２内の蒸着材料２０に向けて照射した。プラズマ化した昇華ガス２５によって、蒸着材料２０は、昇華するとともにイオン化した。イオン化した蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３上に堆積することにより、膜厚１２９．８ｎｍのガスバリア膜３１ａが被イオンプレーティング用基材１３上に形成された。なお、イオンプレーティングの実施時間は２４秒間であった。
【００９４】
形成されたガスバリア膜３１ａのガスバリア特性として、全光線透過率および水蒸気透過率を測定した。結果、全光線透過率は８９％、水蒸気透過率は０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙであった。なお全光線透過率の測定は、ＳＭカラーコンピューターＳＭ−Ｃ（スガ試験機製）を使用して行った。測定は、ＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して実施した。また水蒸気透過率の測定は、水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製 ＴＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３１）を用いて、温度３８度、湿度１００％ＲＨで行った。
【００９５】
（実施例２）
プラズマガン１１における放電電流が１４９Ａ、放電電圧が１２３Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を６秒間としたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は４０ｎｍ、全光線透過率は９０．５％、水蒸気透過率は０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９６】
（実施例３）
プラズマガン１１における放電電流が９９Ａ、放電電圧が１１０Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間としたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は４７．９ｎｍ、全光線透過率は９０．５％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９７】
（実施例４）
プラズマガン１１における放電電流が１８４Ａ、放電電圧が９７Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間としたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は５０．９ｎｍ、全光線透過率は９０．７％、水蒸気透過率は０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９８】
（実施例５）
プラズマガン１１における放電電流が１３４Ａ、放電電圧が１０５Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを２０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は８０ｎｍ、全光線透過率は９２．１％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９９】
（実施例６）
プラズマガン１１における放電電流が１３５Ａ、放電電圧が１２９Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は３８ｎｍ、全光線透過率は９０．０％、水蒸気透過率は０．１２ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１００】
（実施例７）
プラズマガン１１における放電電流が１７４Ａ、放電電圧が１０２Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてキセノンガスを２０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は８７ｎｍ、全光線透過率は９２．７％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０１】
（実施例８）
プラズマガン１１における放電電流が１０５Ａ、放電電圧が１３６Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、昇華ガス２５としてキセノンガス６ｓｃｃｍとアルゴンガス６ｓｃｃｍとを混合して真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１２３ｎｍ、全光線透過率は８９．４％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０２】
（実施例９）
プラズマガン１１における放電電流が１４３Ａ、放電電圧が９８Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、蒸着材料として、ＳｉＯ２粉末（高純度化学製、φ５ｍｍ）からなる蒸着材料２０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１８５．８ｎｍ、全光線透過率は９２．９％、水蒸気透過率は０．２４ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０３】
（実施例１０）
プラズマガン１１における放電電流が１１４Ａ、放電電圧が８５Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、蒸着材料として、ＳｉＯ２粉末（高純度化学製、φ５ｍｍ）からなる蒸着材料２０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は９７．３ｎｍ、全光線透過率は９３．０％、水蒸気透過率は０．２９ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０４】
（比較例１）
プラズマガン１１における放電電流が１１３Ａ、放電電圧が１６２Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を１２秒間とし、さらに、昇華ガス２５としてアルゴンガス１２ｓｃｃｍを真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は５２．０ｎｍ、全光線透過率は８９．７％、水蒸気透過率は０．２０ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０５】
（比較例２）
プラズマガン１１における放電電流が７７Ａ、放電電圧が１１８Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、昇華ガス２５としてアルゴンガス１２ｓｃｃｍを真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例９と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１０５．４ｎｍ、全光線透過率は９２．８％、水蒸気透過率は１．０８ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０６】
（比較例３）
プラズマガン１１における放電電流が１２６Ａ、放電電圧が１４４Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を１２秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、比較例２と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１６１．５ｎｍ、全光線透過率は９０．９％、水蒸気透過率は１．１２ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０７】
表１は、実施例１〜１０および比較例１〜３におけるプラズマガン１１の放電電圧、放電電流および放電電圧および放電電流から算出した電気抵抗値、形成されたガスバリア膜３１ａの膜厚、全光線透過率および水蒸気透過率をまとめて示す表である。
【表１】
【０１０８】
実施例１〜４と比較例１との比較から分かるように、昇華ガス２５としてキセノンガス２６を用いた場合のプラズマガン１１における電気抵抗値が、昇華ガス２５としてアルゴンガス２７を用いた場合の電気抵抗値よりも低下させ、かつ形成されたガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率も低下させることができた。実施例１〜４に示されているように、膜厚が薄くなるにつれてガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率が大きくなる傾向がみられる。しかしながら、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含むことにより、ガスバリア膜３１ａの膜厚が４０ｎｍの場合であっても（実施例２）、０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙの水蒸気透過率を実現することができた。
【０１０９】
実施例１、２、８と比較例１との比較から分かるように、プラズマガン１１における電気抵抗値が１．３Ω以下となるよう昇華ガス２５におけるキセノンガス２６の導入量を制御することにより、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙ以下にすることができた。
【０１１０】
実施例９、１０と比較例２，３との比較から分かるように、蒸着材料２０が酸化珪素のみからなる場合であっても、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含むことにより、形成されるガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を低下させることができた。
【０１１１】
実施例１、２、５〜７と比較例１との比較から分かるように、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを真空チャンバ１２内に導入することにより、プラズマガン１１における電気抵抗値は低下したが、形成されたガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率は悪化した。このことから、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を低くするためには、プラズマガン１１における電気抵抗値を低くするだけでなく、真空チャンバ１２内の真空度を低くすることが重要であることがわかる。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 絶縁管
２ 電子帰還電極
３ 反射電子流
５ 磁場機構
１０ イオンプレーティング装置
１１ プラズマガン
１２ 真空チャンバ
１２Ａ 短管部
１３ 被イオンプレーティング用基材
１４ 放電電源
１５ 陰極
１６ 第１中間電極
１７ 第２中間電極
１８ 収束コイル
１９ るつぼ
２０ 蒸着材料
２１ るつぼ用磁石
２２ プラズマ化昇華ガス流
２３ 電子帰還電極水冷用ジャケット
２４ ガス導入部
２５ 昇華ガス
２５ａ 昇華ガス導入管
２６ キセノンガス
２６ａ キセノン導入管
２６ｂ キセノン導入バルブ
２７ アルゴンガス
２７ａ アルゴン導入管
２７ｂ アルゴン導入バルブ
２８ 圧力調整ガス２８
２８ａ 圧力調整ガス導入管
２８ｂ 圧力調整ガス導入バルブ
３０ ガスバリア性シート
３１ 蒸着膜
３１ａ ガスバリア膜
３２ 平坦化層
３２ａ 第１平坦化層
３２ｂ 第２平坦化層
３３ 基材
４０ 防着板
４１ 成膜速度計
４２ 真空計
４３ 酸素供給管
４４ 測定値収集ユニット
４５ 放電電流計
４６ 放電電圧計
４７ 電子帰還電極電流計
４８ 接地電流計
４９ 排気管
５０ 排気ポンプ
５１ 演算部
５５ アース
６０ 制御装置
６１ 検出機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法に関する。また本発明は、イオンプレーティング方法を用いて被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成するガスバリア膜形成方法に関する。さらに本発明は、真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、食品や医薬品等の包装材料において、内容物の品質を劣化させる要因である酸素及び水蒸気の侵入を防ぐため、プラスチックフィルム基材上にガスバリア膜を形成して得られたガスバリア性シートが用いられている。しかしながら、プラスチックフィルム基材表面に存在する凹凸のため、プラスチックフィルム基材表面をガスバリア膜により十分に被覆することができず、このためガスバリア性シートに十分なガスバリア特性を持たせることができないという問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１において、２００μｍ×２００μｍ以上の面積について測定された平均面粗さＳＲａが２０ｎｍ以下である平滑表面を片面または両面に有する基材フィルムと、該基材フィルムの平滑表面に形成された無機化合物からなるガスバリア層とからなるガスバリアフィルムが提案されている。この特許文献１においては、基材フィルム中の添加剤を少なくし、かつフィルムを構成する樹脂成分を溶融させ、その後急冷することにより、表面平滑性に優れた基材フィルムが形成されている。この基材フィルム上にガスバリア層を形成することにより、ガスバリアフィルムのガスバリア特性を向上させている。
【０００４】
また特許文献２において、基材の両面にスクラッチ防止層を設け、このスクラッチ防止層上に平坦化層およびバリア積層を積層したバリアアッセンブリが開示されている。このうちバリア積層はバリア層とポリマー層とを有しており、このような積層構造を採用することにより、２３度、０％ＲＨにおける酸素透過率が０．００５ｃｃ／ｍ２ｄａｙ以下にまで低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１０４１２号公報
【特許文献２】米国特許第６，４１３，６４５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、従来、ガスバリア性シートのガスバリア特性を高めるため、複数の層を積層させてガスバリア性シートが形成されている。このため、生産コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
ところで、基材の表面に被膜を形成する方法として、イオンプレーティングが知られている。イオンプレーティングは、イオン化した蒸着物質を電界で加速して基材表面に衝突させる方法である。イオンプレーティングは、真空蒸着やスパッタリングに比べて蒸着物質の運動エネルギーが大きいため、基材と蒸着物質との密着性が強いという特徴を有する。
【０００８】
イオンプレーティングにおいては、プラズマガンによりイオン化された昇華ガスが、真空チャンバ内に設置された蒸着材料に対して照射される。従来のイオンプレーティングにおいて、一般に昇華ガスとしてアルゴンガスが用いられている。
【０００９】
イオンプレーティングにより基材上にガスバリア膜を形成する場合、真空チャンバ内の真空度が高いほど、ガスバリア特性の良いガスバリア膜を得ることができる。しかしながら、真空チャンバ内の真空度が高いと、プラズマガンに放電電力を投入する際の電気抵抗値が高くなり、このため放電電流が小さくなると考えられる。放電電流が小さいと、基材上に形成されるガスバリア膜の成膜速度が遅くなり、このため生産性が落ちる。このように、イオンプレーティングにより基材上にガスバリア膜を形成する場合、ガスバリア膜のガスバリア特性と生産性はトレードオフの関係にある。なお、放電電圧を高くすることにより放電電流を大きくし、これによって生産性を高めることが考えられるが、しかしながら、放電電圧を一定値以上にすると異常放電が生じるため、放電電圧には上限がある。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、高い生産性を保ちながら品質の高い膜を基材上に形成することができるイオンプレーティング方法および装置、およびイオンプレーティングによるガスバリア膜形成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】
【００１１】
本発明は、被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法において、真空チャンバ内に被イオンプレーティング用基材を設置する工程と、真空チャンバ内に蒸着材料を設置する工程と、真空チャンバのガス導入部に設けられたプラズマガンに、昇華ガス導入管を介して昇華ガスを導入する工程と、プラズマガンに放電電力を投入し、放電を生じさせ、当該放電により昇華ガスをプラズマ化させる工程と、プラズマ化した昇華ガスを真空チャンバ内の蒸着材料に向けて照射する工程と、プラズマ化した昇華ガスによって蒸着材料を昇華させるとともにイオン化させることにより、蒸着材料を基材に対して蒸着させる工程とを備え、昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング方法である。
【００１２】
本発明によるイオンプレーティング方法において、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御してもよい。好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。さらに好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。
【００１３】
本発明によるイオンプレーティング方法において、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御してもよい。
【００１４】
本発明は、上記記載のイオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成することを特徴とするガスバリア膜形成方法である。
【００１５】
本発明は、真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置において、真空チャンバ内に設置され、蒸着材料を収納するるつぼと、真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバ内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管を有するガス導入部と、ガス導入部に接続され、投入された放電電力によって発生する放電により昇華ガスをプラズマ化させるプラズマガンと、プラズマガンによってプラズマ化された昇華ガスがるつぼ内の蒸着材料に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構とを備え、昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング装置である。
【００１６】
本発明によるイオンプレーティング装置において、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構を更に備え、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御してもよい。好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。さらに好ましくは、制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御する。
【００１７】
本発明によるイオンプレーティング装置において、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構を更に備え、昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法において、真空チャンバのガス導入部に設けられたプラズマガンに昇華ガス導入管を介して昇華ガスを導入した後、プラズマガンに放電電力を投入し、放電を生じさせ、この放電により昇華ガスをプラズマ化させる。このとき、プラズマガンに導入される昇華ガスは、キセノンガスを含んでいる。このため、昇華ガスにキセノンガスが含まれていない場合に比べて、プラズマガンに放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバの真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、緻密な膜を被イオンプレーティング用基材上に形成することができる。従って、品質の高い膜、例えばガスバリア膜、導電膜、透明膜、及び高反射膜などを得ることができる。
【００１９】
また本発明によれば、上記記載のイオンプレーティング方法を用いて被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成することにより、高い生産性を保ちながら、ガスバリア特性の良いガスバリア膜を被イオンプレーティング用基材上に形成することができる。
【００２０】
また本発明によれば、真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置において、真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバ内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管を有するガス導入部と、ガス導入部に接続され、投入された放電電力によって生じる放電により昇華ガスをプラズマ化させるプラズマガンとが設けられている。このうちプラズマガンに導入される昇華ガスは、キセノンガスを含んでいる。このため、昇華ガスにキセノンガスが含まれていない場合に比べて、プラズマガンに放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバの真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、緻密な膜を被イオンプレーティング用基材上に形成することができる。従って、品質の高い膜、例えばガスバリア膜、導電膜、透明膜、及び高反射膜などを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態におけるイオンプレーティング装置を示す図。
【図２】図２は、本発明の実施の形態において、基材上に形成されたガスバリア膜を示す断面図。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態において、制御装置による制御を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種種変形して実施することができる。
【００２３】
第１の実施の形態
以下、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００２４】
（イオンプレーティング装置）
はじめに図１を参照して、イオンプレーティング装置１０について説明する。図１に示すように、真空チャンバ１２内に設置された被イオンプレーティング用基材１３に対して蒸着材料２０を蒸着するイオンプレーティング装置１０は、真空チャンバ１２内に設置され、蒸着材料２０を収納するるつぼ１９と、真空チャンバ１２に取り付けられ、真空チャンバ１２内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管２５ａを有するガス導入部２４と、ガス導入部２４に接続され、投入された放電電力によって昇華ガス２５をプラズマ化させる圧力勾配型のプラズマガン１１と、プラズマガン１１によってプラズマ化された昇華ガス２５がるつぼ１９内の蒸着材料２０に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構５とを備えている。
【００２５】
このうちガス導入部２４の昇華ガス導入管２５ａには、図１に示すように、キセノン導入管２６ａおよびアルゴン導入管２７ａが接続されており、昇華ガス導入管２５ａを介して真空チャンバ１２内に導入される昇華ガス２５は、キセノン導入管２６ａを介して供給されるキセノンガス２６と、アルゴン導入管２７ａを介して供給されるアルゴンガス２７とを含んでいる。真空チャンバ１２内に導入される昇華ガス２５中のキセノンガス２６およびアルゴンガス２７の導入量（流量）は、それぞれキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂにより調整される。
【００２６】
なお本実施の形態において、昇華ガス２５とは、プラズマガン１１によりプラズマ化され、その後、蒸着材料２０に向けて照射された際、蒸着材料２０を昇華させるとともに、昇華した蒸着材料２０をイオン化させるという２つの役割を果たすガスのことである。
【００２７】
次にプラズマガン１１について説明する。図１に示すように、プラズマガン１１は、放電電源１４のマイナス側に接続された環状の陰極１５と、放電電源１４のプラス側に抵抗を介して接続された環状の第１中間電極１６および第２中間電極１７とを有している。陰極１５側からプラズマガン１１に昇華ガス２５が供給されると、プラズマガン１１に所定の放電電力を投入することにより放電が発生させられ、これによって昇華ガス２５がプラズマ化される。プラズマ化された昇華ガス２５は、プラズマ化昇華ガス流２２として第２中間電極１７から真空チャンバ１２内に向けて流出させられる。
【００２８】
また、前述の磁場機構５が、真空チャンバ１２と第２中間電極１７との間に設けられている。磁場機構５は、具体的には、真空チャンバ１２と第２中間電極１７との間の短管部１２Ａの外側において、短管部１２Ａを包囲するよう設けられた収束コイル１８と、後述するるつぼ１９の内部に設けられたるつぼ用磁石２１とからなる。この場合、収束コイル１８に発生させる磁場を制御することにより、真空チャンバ１２におけるプラズマ化昇華ガス流２２の行程、プラズマ化昇華ガス流２２の収束などを制御することができる。本実施の形態において、真空チャンバ１２内に向けて流出したプラズマ化昇華ガス流２２が蒸着材料２０に照射されるよう、制御装置６０により収束コイル１８に発生させる磁場が制御される。
【００２９】
また真空チャンバ１２には、真空チャンバ１２内を減圧する排気ポンプ５０が排気管４９を介して接続されている。
【００３０】
また真空チャンバ１２内の下部には、前述のように、放電電源１４のプラス側に接続された導電性材料からなるるつぼ１９が配置されており、このるつぼ１９上に蒸着膜３１の材料となる蒸着材料２０が収納されている。さらに前述のとおり、るつぼ１９の内部にるつぼ用磁石２１が設けられている。また、るつぼ１９は真空チャンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態となっている。
【００３１】
また図１に示すように、短管部１２Ａ内には絶縁管１が突設されている。この絶縁管１は、プラズマ化昇華ガス流２２の周囲を取囲むよう配置されており、また絶縁管１はプラズマガン１１から電気的に浮遊状態となっている。また真空チャンバ１２に連結された短管部１２Ａ内に、絶縁管１の外周側を取巻く電子帰還電極２が設けられている。電子帰還電極２は、放電電源１４のプラス側に接続されており、このため電子帰還電極２の電位はプラズマガン１１の真空チャンバ１２側における電位よりも高い。前記絶縁管１としては、たとえば、セラミック製短管が採用される。
【００３２】
また、真空チャンバ１２の内面には、真空チャンバ１２から電気的に浮遊状態となる防着板４０が設けられている。この防着板４０はＳＵＳ板からなり、後述するように、プラズマ化した昇華ガス２５が蒸着材料２０に照射された際に生じる反射電子流３が真空チャンバ１２へ帰還して接地されるのを防止するために設けられている。なお、防着板４０を設ける代わりに、真空チャンバ１２内面に、反射電子流３が真空チャンバ１２へ帰還することを防止するための絶縁コーティング膜（図示せず）を設けてもよい。
【００３３】
また真空チャンバ１２内の被イオンプレーティング用基材１３近傍に、被イオンプレーティング用基材１３上に形成される蒸着膜３１の形成速度を測定する成膜速度計４１が設けられ、また成膜速度計４１の下方に、真空チャンバ１２内の真空度および成膜真空度を各々測定する真空計４２が設けられている。さらに、真空チャンバ１２内の圧力を調整するため、真空チャンバ１２内のるつぼ１９近傍に、圧力調整ガス２８を導入する圧力調整ガス導入管２８ａが設けられている。圧力調整ガス２８の流量は、圧力調整ガス導入管２８ａに設けられた圧力調整ガス導入バルブ２８ｂにより調整される。なお圧力調整ガス２８としては、キセノンガス２６、アルゴンガス２７などを用いることができる。
【００３４】
さらにプラズマガン１１には、プラズマガン１１に投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構６１が接続されている。検出機構６１は、図１に示すように、プラズマガン１１における放電電圧を計測する放電電圧計４５と、プラズマガン１１における放電電流を計測する放電電流計４６と、計測された放電電圧を計測された放電電流によって除することにより電気抵抗値を算出する演算部５１とからなる。
【００３５】
また電子帰還電極２には、図１に示すように、電子帰還電極電流を測定する電子帰還電極電流計４７が接続されている。さらに真空チャンバ１２とアース５５との間には、真空チャンバ１２からの接地電流を測定する接地電流計４８が設けられている。
【００３６】
なお、上述した放電電圧計４５、放電電流計４６、演算部５１、電子帰還電極電流計４７、接地電流計４８、成膜速度計４１、真空計４２からの情報は制御装置６０に収集される。
【００３７】
なお、後に実施例において詳述するが、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合のプラズマガン１１における電気抵抗値は、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合、例えば昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合のプラズマガン１１における電気抵抗値に比べて小さくなる。このため、プラズマガン１１に所定の放電電圧が印加されたとき、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合のプラズマガン１１における放電電流は、昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合のプラズマガン１１における放電電流よりも大きくなる。従って、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、プラズマガン１１の異常放電を発生させない放電電圧の範囲内で、より大きな放電電流を安定して発生させることが可能となる。また、放電電流が大きくなるほど、昇華ガス２５のプラズマ化も促進される。このように、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含み、これによってプラズマガン１１における電気抵抗値を低下させることにより、プラズマ化した昇華ガス２５を多量に発生させることが可能となる。
【００３８】
昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合に比べてプラズマガン１１における電気抵抗値が低下する理由は、例えば以下のように説明することができる。
一般にアルゴンやキセノン等の希ガスは、最外殻電子が閉殻構造をとるため、反応性はほとんど見られない。しかしキセノンは、その最外殻（５ｓ２５ｐ６）電子と原子核との間の距離がアルゴンに比べて大きいため、原子核と最外殻電子の間にある電子の遮蔽効果によって、原子核が最外殻電子を束縛する力がアルゴンの場合よりも小くなる。従って、キセノンはアルゴンよりもイオン化し易いと言える。このため、真空放電において抵抗の低いプラズマ状態を作り出すことが可能となる。ここで、抵抗の低いプラズマ状態を作り出すことが可能というのは、高電流・低電圧のプラズマを安定的に発生させることが可能ということを意味する。
【００３９】
（蒸着膜）
次に、被イオンプレーティング用基材１３上に形成される蒸着膜３１について説明する。図２は、本実施の形態において、被イオンプレーティング用基材１３上に形成された蒸着膜３１を示す断面図である。
【００４０】
蒸着膜３１は、上述のように、イオンプレーティングにおける蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３上に蒸着して形成された膜である。蒸着材料２０としては、無機酸化物、無機窒化物、無機炭化物、無機酸化炭化物、無機窒化炭化物を挙げることができる。例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化インジウム、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ホウ素、酸化ハフニウム、酸化バリウム等の酸化物、窒化珪素、窒化アルミニウム、空化ホウ素、空化マグネシウム等である。
【００４１】
好ましくは、蒸着材料２０は導電性材料をさらに含んでいる。これによって、後述するイオンプレーティング方法において、プラズマ化した昇華ガス２５の照射が蒸着材料２０に集中しやすくなるという利点がもたらされる。導電性材料としては、導電性を有する材料であれば特に制限はないが、体積抵抗率が１．４μΩ・ｃｍ以上かつ１ｋΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。導電性材料として、例えば、アルミニウム、珪素、銅、銀、ニッケル、クロム、金、白金、インジウム、錫、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、セリウム、およびこれら金属の合金から選ばれる少なくとも１つを挙げることができる。
【００４２】
本実施の形態において、蒸着材料２０は、酸化珪素と導電性材料との化合物からなる。また蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３上に蒸着して形成された蒸着膜３１の膜厚は１０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下である。蒸着膜３１の膜厚をこの範囲にすることにより、生産性を確保するとともに、柔軟性を実現することができ、かつ色味の調整も容易となる。
【００４３】
（被イオンプレーティング用基材）
次に、被イオンプレーティング用基材１３について説明する。被イオンプレーティング用基材１３は、図２に示すように、基材３３と、基材３３の表面を平滑化するために適宜設けられる平坦化層３２とからなる。基材３３としては、主にはシート状やフィルム状のものが用いられるが、具体的な用途や目的等に応じて、非フレキシブル基板やフレキシブル基板を用いることもできる。例えば、ガラス基板、硬質樹脂基板、ウエハ、プリント基板、様々なカード、樹脂シート等の非フレキシブル基板を用いてもよい。
【００４４】
基材３３を樹脂から構成する場合、ポリエチレンテレフタレート（P E T）、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリウレタンアグリレート、ポリエーテルサルフオン、ポリイミド、ポリシルセスキオキサン、ポリノルボルネン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、環状ポリオレフィン等を用いることができる。この場合、好ましくは1 0０度以上、さらに好ましくは１５０度以上の耐熱性を有する樹脂が使用される。本実施の形態においては、基材３３としてＰＥＮを使用する。
【００４５】
基材３３の厚さについては特に制限はないが、可とう性及び形態保持性の観点から、好ましくは、６μｍ以上かつ４００μｍ以下の基材３３が用いられる。さらに好ましくは、１２μｍ以上かつ２５μｍ以下の基材３３が用いられる。
【００４６】
基材３３の表面に対して、コロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、加熱処理、薬品処理、U V 照射処理、大気圧プラズマ処理、易接着化処理等の表面処理を行ってもよい。こうした表面処理の具体的な方法としては、公知の方法を適宜用いることができる。
【００４７】
上述のように、基材３３のうち蒸着膜３１が形成される側の表面の平坦度を高めるため、当該表面上に平坦化層３２が適宜設けられる。平坦化層３２の材料としては、例えば、ゾルーゲル材料、硬化性樹脂（紫外線硬化性樹脂、熱硬化型樹脂）、及びフォトレジスト材料等を挙げることができる。例えば、アクリレート系樹脂、エポキシ基をもつ反応性のプレポリマー、オリゴマー、及び／又は単量体を適宜混合したものである電離放射線硬化型樹脂である。また電離放射線硬化型樹脂に、必要に応じてウレタン系、ポリエステル系、アクリル系、プチラール系、ビニル系等の熱可塑性樹脂を混合して液状とした樹脂を用いることもできる。このような液状樹脂は、分子中に重合性不飽和結合を有しており、紫外線（U V ）や電子線（E B）を照射することにより架橋重合反応を起こして３次元の高分子構造に変化するという特性を示す。
【００４８】
平坦化層３２の厚さは、０．５μｍ以上かつ１ 0μｍ以下であることが好ましい。これによって、基材３３の表面の平滑性を確保することができる。
【００４９】
なおガスバリア性シート３０の構成は、上記の構成に限られるものではない。例えば、基材３３と平坦化層３２との間、または平坦化層３２と蒸着膜３１との間に、接着性の確保等の観点から、適宜他の層を挿入してもよい。また、基材３３のうち蒸着膜３１が形成される側とは反対側の表面に、他の層を適宜形成してもよい。こうした他の層としては、例えば公知のアンカーコート層、ガスバリア層、ハードコート層、反射防止層、防汚層、防眩層、及びカラーフィルタ等を挙げることができる。
【００５０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。ここでは、イオンプレーティングにより被イオンプレーティング用基材１３上に蒸着膜３１を形成する方法について説明する。
【００５１】
（イオンプレーティング方法）
はじめに、真空チャンバ１２内に、基材３３と平坦化層３２とを有する被イオンプレーティング用基材１３を設置する。次に、酸化珪素と導電性化合物との混合物からなる蒸着材料２０を真空チャンバ１２のるつぼ１９内に収納する。その後、真空チャンバ１２のガス導入部２４に設けられたプラズマガン１１に、キセノンガス２６とアルゴンガス２７とを含む昇華ガス２５を導入する。
【００５２】
次に、プラズマガン１１に放電電力を投入し、これによって放電を生じさせる。このことにより、昇華ガス２５がプラズマ化し、この結果、プラズマガン１１の第２中間電極１７から真空チャンバ１２内に向うプラズマ化昇華ガス流２２が形成される。形成されたプラズマ化昇華ガス流２２は、磁場機構５により生成される磁場に導かれて蒸着材料２０に照射される。このとき磁場機構５の収束コイル１８は、プラズマ化昇華ガス流２２の横断面を収縮させる作用を行ない、また磁場機構５のるつぼ用磁石２１は、プラズマ化昇華ガス流２２の焦点合わせおよびプラズマ化昇華ガス流２２を曲げる作用を行なっている。
【００５３】
蒸着材料２０にプラズマ化した昇華ガス２５が照射されると、るつぼ１９内の蒸着材料２０が昇華し、同時に、昇華した蒸着材料２０がプラズマ化した昇華ガス２５によりイオン化される。イオン化した蒸着材料２０は電界（図示せず）により加速されて被イオンプレーティング用基材１３の下面に衝突する。このようにして、被イオンプレーティング用基材１３の下面に蒸着材料２０からなる蒸着膜３１が形成される。なお前述のように、本実施の形態において蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に衝突する際の運動エネルギーは、真空蒸着またはスパッタリングにより蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に蒸着する際の運動エネルギーよりも大きい。このため、被イオンプレーティング用基材１３との密着性が強く緻密な蒸着膜３１を形成することができる。
【００５４】
この間、プラズマガン１１に導入された昇華ガス２５には、キセノンガス２６が含まれている。このため前述のとおり、プラズマガン１１により昇華ガス２５をプラズマ化させるとき、プラズマガン１１における電気抵抗値が、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて低くなる。このことにより、高電流・低電圧のプラズマ化した昇華ガス２５を安定的に発生させることができる。このようなプラズマ化した昇華ガス２５を真空チャンバ１２内で蒸着材料２０に照射することにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて高い速度で蒸着材料２０を昇華させることができる。このことにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて、蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上により大きな成膜速度で形成することができる。
【００５５】
また、プラズマ化した昇華ガス２５による電流が大きいため、すなわちプラズマ化昇華ガス流２２の電子密度が高いため、昇華した後の蒸着材料２０とプラズマ化した昇華ガス２５との衝突頻度が、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて高くなる。このため、蒸着材料２０のイオン化やラジカル化（活性化）がより促進される。このため、単位時間あたりより多くの蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に到達する。このことにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合に比べて、蒸着膜３１の成膜速度がより大きくなるとともに、より緻密な蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上に形成することができる。
【００５６】
ところで、キセノン２６の原子量はアルゴン２７の原子量の約３．３倍であり、このため、キセノンガス２６はアルゴンガス２７に比較して重いガスである。このため、キセノンガス２６の方がアルゴンガス２７よりも拡散しにくいと考えられる。従って、プラズマ化したキセノンガス２６またはアルゴンガス２７が真空チャンバ１２内の磁場によりるつぼ１９に収納された蒸着材料２０に導かれるとき、キセノンガス２６の方がアルゴンガス２７よりもよりるつぼ１９近傍に滞留すると考えられる。この場合、昇華した蒸着材料２０が、るつぼ１９近傍に滞留するプラズマ化したキセノンガス２６により容易にイオン化される。このことにより、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、蒸着材料２０のイオン化やラジカル化（活性化）がさらに促進されると考えられる。
【００５７】
また、蒸着材料２０がよりるつぼ１９近傍においてイオン化されるため、イオン化した蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３の下面に衝突する際の蒸着材料２０の運動エネルギーがより大きくなると考えられる。このため、蒸着材料２０と被イオンプレーティング用基材１３との密着力が向上し、かつ被イオンプレーティング用基材１３上における蒸着材料２０のマイグレーションも促進されると考えられる。従って、蒸着材料２０と被イオンプレーティング用基材１３との間の密着が強固であるだけでなく、蒸着材料２０同士の結合も強固となる。このことにより、被イオンプレーティング用基材１３上に、緻密かつ平坦であって、異常粒成長による欠陥のない蒸着膜３１を形成することができる。
【００５８】
また、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含むことによりプラズマガン１１における電気抵抗値が低くなるため、より高い真空度においてプラズマ化昇華ガス流２２を安定して発生させることが可能となる。このことによっても、形成される蒸着膜３１をより緻密にすることができる。
【００５９】
上述の理由により、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合、被イオンプレーティング用基材１３上と蒸着膜３１との間の密着性および蒸着膜３１の緻密性を向上させ、かつ蒸着膜３１中の欠陥を低減することができ、このことにより、蒸着膜３１の品質を向上させることができる。
【００６０】
なお、プラズマ化した昇華ガス２５がるつぼ１９内の蒸着材料２０に照射されると、るつぼ１９は真空チャンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態となる。このため、プラズマ化した昇華ガス２５が蒸着材料２０から反射して反射電子流３が生じる。この場合、真空チャンバ１２内面には真空チャンバ１２から電気的に浮遊する防着板４０が設けられており、このため、防着板４０により反射電子流３の真空チャンバ１２側への帰還を妨げることができる。このことにより、大部分の反射電子流３をプラズマ化昇華ガス流２２の外側を通して電子帰還電極２側へ確実に帰還させることができる。
【００６１】
次に反射電子流３の流れについてさらに詳述する。図１に示すように、電子帰還電極２はるつぼ１９から離れた位置に設けられており、このため、るつぼ１９上から昇華した蒸着材料２０が電子帰還電極２に付着することはほとんどない。また、プラズマガン１１から出たプラズマ化昇華ガス流２２と電子帰還電極２との間に両者を遮る絶縁管１が設けられており、このため、プラズマ化昇華ガス流２２が電子帰還電極２に入射し、これによって陰極１５と電子帰還電極２との間で異常放電が発生するのを防止することができる。この場合、反射電子流３は、プラズマ化昇華ガス流２２の外側であって、プラズマ化昇華ガス流２２とは分離した経路に沿って電子帰還電極２まで延びるよう形成される。このことにより、プラズマ化昇華ガス流２２を連続的かつ安定に持続させることができる。
【００６２】
本実施の形態におけるプラズマ化昇華ガス流２２の持続時間は、絶縁管１および電子帰還電極２を設けない場合に比べて倍以上となり、飛躍的に向上することが確認されている。また、絶縁管１を設けることにより異常放電の発生を防止し、これによってプラズマ化昇華ガス流２２の電子帰還電極２への流れ込みによる電力ロスを減少させることができる。このため、絶縁管１および電子帰還電極２を設けない場合に比べて、蒸着膜３１の成膜速度（材料昇華量）が約２０％向上することが確認されている。また、電子帰還電極２を収束コイル１８に近い位置に設けることにより、イオンプレーティング装置１０全体が小型化されている。なお、るつぼ１９が真空チヤンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態となっているが、蒸着材料２０が絶縁性のもの、たとえばＭｇＯなどを用いた場合、成膜過程においてるつぼ１９自体が絶縁性となるため、真空チャンバ１２およびアース５５に対して電気的に浮遊状態にしておかなくても結果として電気的に浮遊状態となり得る。
【００６３】
このように本実施の形態によれば、被イオンプレーティング用基材１３に対して蒸着材料２０を蒸着するイオンプレーティング方法において、真空チャンバ１２のガス導入部２４に設けられたプラズマガン１１に昇華ガス導入管２５ａを介して昇華ガス２５を導入した後、プラズマガン１１に放電電力を投入し、放電を生じさせ、当該放電により昇華ガス２５をプラズマ化させる。このとき、プラズマガン１１に導入される昇華ガス２５は、キセノンガス２６を含んでいる。このため、昇華ガス２５にキセノンガス２６が含まれていない場合に比べて、プラズマガン１１に放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバ１２の真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、緻密な蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上に形成することができる。このようにして得られた蒸着膜３１は、高品質なガスバリア膜、導電膜、透明膜または高反射膜などとして用いられる。
【００６４】
第２の実施の形態
次に図１乃至図３を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。ここで図３は、本発明の第２の実施の形態において、制御装置による制御を示すブロック図である。
【００６５】
図１乃至図３に示す第２の実施の形態は、キセノン導入バルブおよびアルゴン導入バルブが制御装置により制御される点が異なるのみであり、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態と略同一である。図１乃至図３に示す第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
第１の実施の形態において説明したように、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含む場合のプラズマガン１１における電気抵抗値は、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含まない場合、例えば昇華ガス２５がアルゴンガス２７のみからなる場合のプラズマガン１１における電気抵抗値に比べて小さくなる。また、第１の実施の形態において説明したように、プラズマガン１１における電気抵抗値が小さいほど、プラズマ化昇華ガス流２２の電子密度を高くすることができる。このことにより、蒸着材料２０のイオン化やラジカル化（活性化）を促進し、これによって、より緻密な蒸着膜３１を被イオンプレーティング用基材１３上に形成することができる。なお実施例において後述するが、蒸着膜３１としてガスバリア膜３１ａを形成する場合、プラズマガン１１における電気抵抗値が所定の値以下である場合にガスバリア膜３１ａのガスバリア特性が良好となるという結果が得られている。
【００６７】
ところで、プラズマガン１１における電気抵抗値は、真空チャンバ１２内にキセノンガス２６やアルゴンガス２７を導入すればするほど、すなわち真空チャンバ１２内の真空度が低いほど小さくなる。しかしながら前述のように、真空チャンバ１２内の真空度が低いほど、形成される蒸着膜３１の品質が劣化する。従って、真空チャンバ１２内の真空度が所定値よりも低くならないよう真空チャンバ１２内への昇華ガス２５の導入量（流量）を制限する必要がある。真空チャンバ１２内へのガスの導入量を制限する具体的な方法として、真空チャンバ１２内の真空計４２からの情報に基づいて真空度が一定値を超えないよう昇華ガス２５の導入量を制御する方法、プラズマガン１１における電気抵抗値が一定値を下回らないよう昇華ガス２５の導入量を制御する方法などが考えられる。
【００６８】
本実施の形態において、図３に示すように、検出機構６１は、プラズマガン１１における放電電圧を計測する放電電圧計４５と、プラズマガン１１における放電電流を計測する放電電流計４６と、計測された放電電圧を計測された放電電流によって除することにより電気抵抗値を算出する演算部５１とからなる。また図３に示すように、検出機構６１の演算部５１により算出された、プラズマガン１１における電気抵抗値に関する情報は、制御装置６０に送られる。本実施の形態において、制御装置６０は、図３に示すように、プラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂを制御する。このことにより、イオンプレーティングにより形成される蒸着膜３１の品質を良好に保つことができる。
【００６９】
好ましくは、制御装置６０は、プラズマガン１１における電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂを制御する。さらに好ましくは、制御装置６０は、プラズマガン１１における電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂを制御する。このことにより、イオンプレーティングにより形成される蒸着膜３１の品質をさらに良好に保つことができる。
【００７０】
なお本実施の形態において、制御装置６０により、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂが制御される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、制御装置６０は、検出機構６１により算出された電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガス２６の導入量を増加させるようキセノン導入バルブ２６ｂを制御してもよい。この場合、キセノンガス２６の導入量が増加するにつれて、プラズマガン１１における電気抵抗値が低下する。そして、プラズマガン１１における電気抵抗値が所定の値、例えば０．９Ω以下になると、制御装置６０はその時点におけるキセノンガス２６の導入量を保つようキセノン導入バルブ２６ｂを制御する。このことにより、イオンプレーティングにより形成される蒸着膜３１の品質を良好に保つことができる。
【００７１】
また本実施の形態において、制御装置６０により、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂおよびアルゴン導入バルブ２７ｂが制御される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、制御装置６０は、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂのみを制御してもよい。
【００７２】
また制御装置６０は、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれ、かつ真空計４２により計測された真空チャンバ１２内の真空度が所定値以下になるようキセノン導入バルブ２６ｂのみを制御してもよい。
【００７３】
また制御装置６０は、検出機構６１により算出されたプラズマガン１１における電気抵抗値が所定範囲内に含まれ、かつ成膜速度計４１により算出された蒸着膜３１の成膜速度が所定範囲内含まれるようキセノン導入バルブ２６ｂを制御してもよい。
【００７４】
また制御装置６０は、電子帰還電極電流計４７および接地電流計４８からの情報を考慮してキセノン導入バルブ２６ｂを制御してもよい。
【００７５】
第３の実施の形態
次に図１乃至図３を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００７６】
図１乃至図３に示す第３の実施の形態においては、イオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜が形成される。第３の実施の形態において、他の構成は、図１および図２に示す第１の実施の形態、および図１乃至図３に示す第２の実施の形態と略同一である。第３の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態、および図１乃至図３に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７７】
（ガスバリア膜）
はじめに、ガスバリア膜３１ａについて説明する。本実施の形態においては、被イオンプレーティング用基材１３上に形成される蒸着膜３１としてガスバリア膜３１ａが形成される。図２に示すように、被イオンプレーティング用基材１３と、被イオンプレーティング用基材１３上に形成されたガスバリア膜３１ａとによりガスバリア性シート３０が形成されている。
【００７８】
蒸着材料２０としては、図１および図２に示す第１の実施の形態において挙げた材料を用いることができる。とりわけ酸化珪素は、透明性を有するとともに高いガスバリア特性を有しており、本実施の形態における蒸着材料２０として特に好ましい。また、第１の実施の形態において述べたように、蒸着材料２０が導電性材料をさらに含むことが好ましい。従って本実施の形態において、蒸着材料２０は酸化珪素と導電性材料との混合物からなる。
【００７９】
ガスバリア膜３１ａの膜厚は、１０ｎｍ以上かつ５００ｎｍ以下である。ガスバリア膜３１ａの膜厚をこの範囲にすることにより、生産性を確保するとともに、ガスバリア特性、柔軟性を実現することができ、かつ色味の調整も容易となる。
【００８０】
本発明のガスバリア膜３１ａを有するガスバリア性シート３０を、食品や医薬品等の包装材料だけでなく、例えば、タッチパネル、ディスプレイ用フィルム基板、照明用フィルム基板、太陽電池用フィルム基板、及びサーキットボード用フィルム基板等、軽くて割れにくく、かつ曲げられる部材が好まれる分野において使用することもできる。
【００８１】
（ガスバリア膜形成方法）
次に、イオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成する方法について説明する。はじめに、好ましいイオンプレーティング装置１０およびイオンプレーティング条件について説明する。
【００８２】
イオンプレーティング装置１０のプラズマガン１１としては、圧力勾配型のプラズマガン１１を用いることが好ましい。圧力勾配型のプラズマガン１１を用いることにより、放電電圧が低い場合であっても昇華ガス２５を十分にプラズマ化することができ、これによって、形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性を向上させることができる。
【００８３】
イオンプレーティングを行う際の真空チャンバ１２内の真空度としては、０．００５〜０．５Ｐａ、とりわけ０．０３〜０．０５Ｐａの範囲内であることが好ましい。これによって、蒸着材料２０にプラズマ化した昇華ガス２５を照射し、るつぼ１９内の蒸着材料２０を昇華させる際、蒸着材料２０の昇華を安定化することができる。一方、真空チャンバ１２内の真空度が大きい、例えば大気に近い場合、異常放電が発生することが考えられる。また、真空チャンバ１２内の真空度が非常に小さい、例えば超高真空の場合、放電電力を大きくしても放電が発生しないことが考えられる。
【００８４】
昇華ガス２５のキセノンガス２６の導入量としては、１２〜３０ｓｃｃｍであることが好ましい。これによって、キセノンガス２６を安定にプラズマ化することができる。一方、キセノンガス２６の導入量が１２ｓｃｃｍよりも小さい場合、キセノンガス２６のプラズマ化が安定せず、これによって異常放電が発生し、この結果プラズマガン１１が破壊されることが考えられる。また、キセノンガス２６の導入量が３０ｓｃｃｍよりも大きい場合、プラズマ化したキセノンガス２６が蒸着材料２０を昇華させるエネルギーが小さくなり、このため昇華した蒸着材料２０の蒸気圧が小さくなることが考えられる。またキセノンガス２６の導入量が３０ｓｃｃｍよりも大きい場合、昇華した蒸着材料２０のイオン化が抑制され、このため形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性が劣化することが考えられる。
【００８５】
本実施の形態において、上記の条件の下でイオンプレーティングを行うことにより、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａが形成される。このとき、上述のように、プラズマガン１１に導入される昇華ガス２５はキセノンガス２６を含んでおり、このため、昇華ガス２５にキセノンガス２６が含まれていない場合に比べて、プラズマガン１１に放電電力を投入する際の電気抵抗値を低下させることができる。従って、真空チャンバ１２の真空度が高い場合であっても、異常放電が生じない範囲内の放電電圧において、大きな放電電流を得ることができる。このことにより、高い生産性を保ちながら、ガスバリア特性の良いガスバリア膜３１ａを得ることができる。
【００８６】
また本実施の形態によれば、イオンプレーティングにより得られたガスバリア膜３１ａにおいて、真空チャンバ１２内に設置された蒸着材料２０は酸化珪素と導電性化合物との混合物からなる。このため、後に実施例において詳述するように、形成されたガスバリア膜３１ａの膜厚が１２０ｎｍ以下の場合であっても、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙ以下にすることができる。また、形成されたガスバリア膜３１ａの膜厚がさらに薄く、例えば４０ｎｍ以下の場合であっても、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙ以上かつ０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙ以下にすることができる。
【００８７】
なお、第２の実施の形態において述べたように、制御装置６０は、プラズマガン１１における電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブ２６ｂを制御してキセノンガス２６の導入量を調整してもよい。このことにより、形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性を良好に保つことができる。
【００８８】
また上記各実施の形態において、昇華ガス２５にキセノンガス２６とアルゴンガス２７とが含まれる例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、昇華ガス２５はその他のガスを含んでいてもよい。若しくは、昇華ガス２５がキセノンガス２６のみからなっていてもよい。
なお、後に実施例において示すように、昇華ガス２５がキセノンガス２６とアルゴンガス２７とからなる場合、昇華ガス２５中のキセノンガス２６の比率が大きいほど、形成されるガスバリア膜３１ａのガスバリア特性が向上する。昇華ガス２５中のキセノンガス２６の比率は、所望のガスバリア特性、コストおよびプラズマガン１１における電気抵抗値などを考慮して設定されるが、ガスバリア特性を考慮すると、昇華ガス２５中のキセノンガス２６の比率が５０％以上であることが好ましい。
【００８９】
また上記各実施の形態において、圧力調整ガス２８が、圧力調整ガス導入管２８ａを介して真空チャンバ１２内に導入される例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、プラズマガン１１からプラズマ化昇華ガス流２２が安定して発生されている場合、圧力調整ガス２８を真空チャンバ１２内に導入しなくてもよい。
【実施例】
【００９０】
次に、本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
【００９１】
（実施例１）
蒸着材料として、ＳｉＯ２粉末（高純度化学製）とＺｎＯ粉末とを１０：３の比で混合し、プレス後１０００度で１時間焼成し作製した蒸着材料２０を用いた。一方、被イオンプレーティング用基材１３として、ＰＥＮフィルムからなる基材３３を有する被イオンプレーティング用基材１３を用いた。
【００９２】
真空チャンバ１２内に被イオンプレーティング用基材１３を設置し、真空チャンバ１２内のるつぼ１９に蒸着材料２０を収納した後、真空引きを行った。真空度が１×１０−４まで到達した後、昇華ガス２５としてキセノンガス２６を１２ｓｃｃｍ導入した。その後、プラズマガン１１に放電電力を投入し、これによって１４４Ａの放電電流、１２５Ｖの放電電圧を発生させ、昇華ガス２５をプラズマ化した。なお、ｓｃｃｍとはｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅの略であり、以下の実施例、比較例においても同様である。
【００９３】
収束コイル１８に所定の磁場を発生させることにより、プラズマ化した昇華ガス２５からなるプラズマ化昇華ガス流２２を所定方向に曲げ、これによってプラズマ化した昇華ガス２５を真空チャンバ１２内の蒸着材料２０に向けて照射した。プラズマ化した昇華ガス２５によって、蒸着材料２０は、昇華するとともにイオン化した。イオン化した蒸着材料２０が被イオンプレーティング用基材１３上に堆積することにより、膜厚１２９．８ｎｍのガスバリア膜３１ａが被イオンプレーティング用基材１３上に形成された。なお、イオンプレーティングの実施時間は２４秒間であった。
【００９４】
形成されたガスバリア膜３１ａのガスバリア特性として、全光線透過率および水蒸気透過率を測定した。結果、全光線透過率は８９％、水蒸気透過率は０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙであった。なお全光線透過率の測定は、ＳＭカラーコンピューターＳＭ−Ｃ（スガ試験機製）を使用して行った。測定は、ＪＩＳ Ｋ７１０５に準拠して実施した。また水蒸気透過率の測定は、水蒸気透過率測定装置（ＭＯＣＯＮ社製 ＴＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ ３／３１）を用いて、温度３８度、湿度１００％ＲＨで行った。
【００９５】
（実施例２）
プラズマガン１１における放電電流が１４９Ａ、放電電圧が１２３Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を６秒間としたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は４０ｎｍ、全光線透過率は９０．５％、水蒸気透過率は０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９６】
（実施例３）
プラズマガン１１における放電電流が９９Ａ、放電電圧が１１０Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間としたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は４７．９ｎｍ、全光線透過率は９０．５％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９７】
（実施例４）
プラズマガン１１における放電電流が１８４Ａ、放電電圧が９７Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間としたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は５０．９ｎｍ、全光線透過率は９０．７％、水蒸気透過率は０．０１ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９８】
（実施例５）
プラズマガン１１における放電電流が１３４Ａ、放電電圧が１０５Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを２０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は８０ｎｍ、全光線透過率は９２．１％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【００９９】
（実施例６）
プラズマガン１１における放電電流が１３５Ａ、放電電圧が１２９Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は３８ｎｍ、全光線透過率は９０．０％、水蒸気透過率は０．１２ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１００】
（実施例７）
プラズマガン１１における放電電流が１７４Ａ、放電電圧が１０２Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてキセノンガスを２０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は８７ｎｍ、全光線透過率は９２．７％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０１】
（実施例８）
プラズマガン１１における放電電流が１０５Ａ、放電電圧が１３６Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、昇華ガス２５としてキセノンガス６ｓｃｃｍとアルゴンガス６ｓｃｃｍとを混合して真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１２３ｎｍ、全光線透過率は８９．４％、水蒸気透過率は０．０３ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０２】
（実施例９）
プラズマガン１１における放電電流が１４３Ａ、放電電圧が９８Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、蒸着材料として、ＳｉＯ２粉末（高純度化学製、φ５ｍｍ）からなる蒸着材料２０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１８５．８ｎｍ、全光線透過率は９２．９％、水蒸気透過率は０．２４ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０３】
（実施例１０）
プラズマガン１１における放電電流が１１４Ａ、放電電圧が８５Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、蒸着材料として、ＳｉＯ２粉末（高純度化学製、φ５ｍｍ）からなる蒸着材料２０を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は９７．３ｎｍ、全光線透過率は９３．０％、水蒸気透過率は０．２９ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０４】
（比較例１）
プラズマガン１１における放電電流が１１３Ａ、放電電圧が１６２Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を１２秒間とし、さらに、昇華ガス２５としてアルゴンガス１２ｓｃｃｍを真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例１と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は５２．０ｎｍ、全光線透過率は８９．７％、水蒸気透過率は０．２０ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０５】
（比較例２）
プラズマガン１１における放電電流が７７Ａ、放電電圧が１１８Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を２４秒間とし、さらに、昇華ガス２５としてアルゴンガス１２ｓｃｃｍを真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、実施例９と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１０５．４ｎｍ、全光線透過率は９２．８％、水蒸気透過率は１．０８ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０６】
（比較例３）
プラズマガン１１における放電電流が１２６Ａ、放電電圧が１４４Ｖであり、かつイオンプレーティングの実施時間を１２秒間とし、さらに、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを４０ｓｃｃｍ真空チャンバ１２内に導入したこと以外は、比較例２と同様にして、被イオンプレーティング用基材１３上にガスバリア膜３１ａを形成した。得られたガスバリア膜３１ａの膜厚は１６１．５ｎｍ、全光線透過率は９０．９％、水蒸気透過率は１．１２ｇ／ｍ２ｄａｙであった。
【０１０７】
表１は、実施例１〜１０および比較例１〜３におけるプラズマガン１１の放電電圧、放電電流および放電電圧および放電電流から算出した電気抵抗値、形成されたガスバリア膜３１ａの膜厚、全光線透過率および水蒸気透過率をまとめて示す表である。
【表１】
【０１０８】
実施例１〜４と比較例１との比較から分かるように、昇華ガス２５としてキセノンガス２６を用いた場合のプラズマガン１１における電気抵抗値が、昇華ガス２５としてアルゴンガス２７を用いた場合の電気抵抗値よりも低下させ、かつ形成されたガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率も低下させることができた。実施例１〜４に示されているように、膜厚が薄くなるにつれてガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率が大きくなる傾向がみられる。しかしながら、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含むことにより、ガスバリア膜３１ａの膜厚が４０ｎｍの場合であっても（実施例２）、０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙの水蒸気透過率を実現することができた。
【０１０９】
実施例１、２、８と比較例１との比較から分かるように、プラズマガン１１における電気抵抗値が１．３Ω以下となるよう昇華ガス２５におけるキセノンガス２６の導入量を制御することにより、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を０．０５ｇ／ｍ２ｄａｙ以下にすることができた。
【０１１０】
実施例９、１０と比較例２，３との比較から分かるように、蒸着材料２０が酸化珪素のみからなる場合であっても、昇華ガス２５がキセノンガス２６を含むことにより、形成されるガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を低下させることができた。
【０１１１】
実施例１、２、５〜７と比較例１との比較から分かるように、圧力調整ガス２８としてアルゴンガスを真空チャンバ１２内に導入することにより、プラズマガン１１における電気抵抗値は低下したが、形成されたガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率は悪化した。このことから、ガスバリア膜３１ａの水蒸気透過率を低くするためには、プラズマガン１１における電気抵抗値を低くするだけでなく、真空チャンバ１２内の真空度を低くすることが重要であることがわかる。
【符号の説明】
【０１１２】
１ 絶縁管
２ 電子帰還電極
３ 反射電子流
５ 磁場機構
１０ イオンプレーティング装置
１１ プラズマガン
１２ 真空チャンバ
１２Ａ 短管部
１３ 被イオンプレーティング用基材
１４ 放電電源
１５ 陰極
１６ 第１中間電極
１７ 第２中間電極
１８ 収束コイル
１９ るつぼ
２０ 蒸着材料
２１ るつぼ用磁石
２２ プラズマ化昇華ガス流
２３ 電子帰還電極水冷用ジャケット
２４ ガス導入部
２５ 昇華ガス
２５ａ 昇華ガス導入管
２６ キセノンガス
２６ａ キセノン導入管
２６ｂ キセノン導入バルブ
２７ アルゴンガス
２７ａ アルゴン導入管
２７ｂ アルゴン導入バルブ
２８ 圧力調整ガス２８
２８ａ 圧力調整ガス導入管
２８ｂ 圧力調整ガス導入バルブ
３０ ガスバリア性シート
３１ 蒸着膜
３１ａ ガスバリア膜
３２ 平坦化層
３２ａ 第１平坦化層
３２ｂ 第２平坦化層
３３ 基材
４０ 防着板
４１ 成膜速度計
４２ 真空計
４３ 酸素供給管
４４ 測定値収集ユニット
４５ 放電電流計
４６ 放電電圧計
４７ 電子帰還電極電流計
４８ 接地電流計
４９ 排気管
５０ 排気ポンプ
５１ 演算部
５５ アース
６０ 制御装置
６１ 検出機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法において、
真空チャンバ内に被イオンプレーティング用基材を設置する工程と、
真空チャンバ内に蒸着材料を設置する工程と、
真空チャンバのガス導入部に設けられたプラズマガンに、昇華ガス導入管を介して昇華ガスを導入する工程と、
プラズマガンに放電電力を投入し、放電を生じさせ、当該放電により昇華ガスをプラズマ化させる工程と、
プラズマ化した昇華ガスを真空チャンバ内の蒸着材料に向けて照射する工程と、
プラズマ化した昇華ガスによって蒸着材料を昇華させるとともにイオン化させることにより、蒸着材料を基材に対して蒸着させる工程と、を備え、
昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング方法。
【請求項２】
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項３】
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項２に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項４】
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項３に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項５】
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項６】
請求項１に記載のイオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成することを特徴とするガスバリア膜形成方法。
【請求項７】
真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置において、
真空チャンバ内に設置され、蒸着材料を収納するるつぼと、
真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバ内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管を有するガス導入部と、
ガス導入部に接続され、投入された放電電力によって発生する放電により昇華ガスをプラズマ化させるプラズマガンと、
プラズマガンによってプラズマ化された昇華ガスがるつぼ内の蒸着材料に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構と、を備え、
昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング装置。
【請求項８】
プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗値を算出する検出機構を更に備え、
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項７に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項９】
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項８に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項１０】
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項９に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項１１】
プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構を更に備え、
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項７に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項１】
被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング方法において、
真空チャンバ内に被イオンプレーティング用基材を設置する工程と、
真空チャンバ内に蒸着材料を設置する工程と、
真空チャンバのガス導入部に設けられたプラズマガンに、昇華ガス導入管を介して昇華ガスを導入する工程と、
プラズマガンに放電電力を投入し、放電を生じさせ、当該放電により昇華ガスをプラズマ化させる工程と、
プラズマ化した昇華ガスを真空チャンバ内の蒸着材料に向けて照射する工程と、
プラズマ化した昇華ガスによって蒸着材料を昇華させるとともにイオン化させることにより、蒸着材料を基材に対して蒸着させる工程と、を備え、
昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング方法。
【請求項２】
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項３】
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項２に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項４】
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項３に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項５】
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流に基づき算出される電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項１に記載のイオンプレーティング方法。
【請求項６】
請求項１に記載のイオンプレーティング方法を用いて、被イオンプレーティング用基材上にガスバリア膜を形成することを特徴とするガスバリア膜形成方法。
【請求項７】
真空チャンバ内に設置された被イオンプレーティング用基材に対して蒸着材料を蒸着するイオンプレーティング装置において、
真空チャンバ内に設置され、蒸着材料を収納するるつぼと、
真空チャンバに取り付けられ、真空チャンバ内に昇華ガスを導入する昇華ガス導入管を有するガス導入部と、
ガス導入部に接続され、投入された放電電力によって発生する放電により昇華ガスをプラズマ化させるプラズマガンと、
プラズマガンによってプラズマ化された昇華ガスがるつぼ内の蒸着材料に照射されるよう磁場を発生させる磁場機構と、を備え、
昇華ガスはキセノンガスを含むことを特徴とするイオンプレーティング装置。
【請求項８】
プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗値を算出する検出機構を更に備え、
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定範囲内に含まれるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項７に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項９】
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が０．５〜１．３Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項８に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項１０】
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が０．５〜０．９Ωとなるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項９に記載のイオンプレーティング装置。
【請求項１１】
プラズマガンに投入された放電電力により生じる放電電圧と放電電流を計測するとともに、放電電圧と放電電流とに基づき電気抵抗を算出する検出機構を更に備え、
昇華ガスのうちキセノンガスの導入量は、昇華ガス導入管に設けられたキセノン導入バルブを介して制御装置により調整され、
制御装置は、検出機構により算出された電気抵抗値が所定値よりも大きい場合、電気抵抗値が所定値以下になるまでキセノンガスの導入量を増加させるようキセノン導入バルブを制御することを特徴とする請求項７に記載のイオンプレーティング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−２７５６１８（Ｐ２０１０−２７５６１８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３２１２５（Ｐ２００９−１３２１２５）
【出願日】平成２１年６月１日（２００９．６．１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１日（２００９．６．１）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【Ｆターム（参考）】
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