(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形品からなる基材を収容可能な真空チャンバと、該真空チャンバ内を排気して、減圧状態とする排気手段と、減圧状態の該真空チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入手段と、高周波電流の供給により、該真空チャンバ内に誘導電磁界を形成する誘導電磁界形成手段とを含み、誘導電磁界が形成された該真空チャンバ内への前記反応ガスの導入により生成される該反応ガスの誘導結合プラズマを利用して、該真空チャンバ内に収容された前記樹脂基材の表面に被膜を形成するように構成した樹脂基材の表面被膜形成装置であって、
前記ガス導入手段が、前記真空チャンバ内に開口するガス導入口を備えた導入ヘッドと、該導入ヘッドのガス導入口の該真空チャンバ内での開口位置を変更させる開口位置変更機構とを有して構成されており、更に、減圧状態の前記真空チャンバ内に収容された前記樹脂基材を非接触で加熱する非接触型加熱手段の複数が、該真空チャンバの壁部の異なる箇所に、該真空チャンバの壁部を貫通するようにそれぞれ独立して設けられて、該真空チャンバ内の樹脂基材を複数方向から直接に加熱し得るようになっていると共に、それら複数の加熱手段の制御によって、該樹脂基材の加熱温度がコントロールされるように構成されていることを特徴とする樹脂基材の表面被膜形成装置。
【請求項２】
前記加熱手段が、前記樹脂基材に赤外線を照射して、該樹脂基材を加熱する赤外線加熱装置にて構成されている請求項１に記載の、樹脂基材の表面被膜形成装置。
【請求項３】
前記導入ヘッドが、前記真空チャンバ内に延出し、先端開口部が前記ガス導入口とされた管体にて構成されると共に、該管体の長さ方向中間部に、該管体の伸縮及び曲げ変形を可能とし、且つかかる管体の変形状態を保持させ得る蛇腹部が形成されて、前記開口位置変更機構が、該蛇腹部にて構成されている請求項１又は請求項２に記載の、樹脂基材の表面被膜形成装置。
【請求項４】
減圧状態の前記真空チャンバ内に収容された前記樹脂基材の表面を帯電させる帯電手段が、更に設けられている請求項１乃至請求項３のうちの何れか１項に記載の、樹脂基材の表面被膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂基材の表面被膜形成装置に係り、特に、誘導結合プラズマを利用して、樹脂基材の表面に被膜を形成するようにした樹脂基材の表面被膜形成装置の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、優れた成形性と軽量性とを兼ね備えた樹脂成形品が、例えば、自動車等の車両の内装部品や、電気、電子部品、或いは建築用部品等の基材として、広く利用されてきている。また、そのような樹脂成形品からなる基材、所謂樹脂基材のうち、透明性を有するものについては、ガラスの代替品としての使用が検討され、一部で実用化されている。
【０００３】
しかしながら、樹脂基材は、ガラス等と比べて耐摩傷性が低いといった欠点を有している。そこで、耐摩傷性等が要求される用途に用いられる樹脂基材は、一般に、保護用の被膜が表面に形成された上で、使用に供されている。例えば、ガラスの代替品として使用される透明な樹脂基材は、その表面に、ＳｉＯ2 やＳｉＯＮ等からなる被膜が形成されて、使用されている。
【０００４】
そして、そのような表面被膜を樹脂基材に形成する装置の一種として、例えば、特開２００９−１２０８８１号公報（特許文献１）等に開示されるように、平行平板方式のプラズマＣＶＤ法を採用してなる装置が、知られている。この装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内を排気して、減圧状態とする真空ポンプと、減圧状態の真空チャンバ内に反応ガスを導入するノズルと、真空チャンバ内に、互いに所定距離を隔てて平行に配置された一対の平板状電極とを有している。そして、一対の平板状電極のうちの一方における対向面上に樹脂基板を配置して、減圧状態の真空チャンバ内に反応ガスを導入すると共に、一対の平板状電極に高周波電流を給電して、それらの電極間に反応ガスのプラズマを発生させることにより、樹脂基材の表面に被膜を形成するように構成されている。この装置によれば、樹脂基材の表面に対して、緻密で薄い皮膜を、十分に速い成膜速度で効率的に形成できる。
【０００５】
ところが、そのような従来の樹脂基材の表面被膜形成装置では、プラズマ発生時や成膜時に生ずる熱で、真空チャンバ内が高温となり、４００℃以上の温度に達する場合がある。それ故、樹脂基材が熱可塑性樹脂製であると、そのような樹脂基材が熱変形したり、溶融したりする恐れがあった。なお、上記公報に開示の装置においては、一対の平板状電極を強制的に冷却するための機構が設けられて、樹脂基材の熱変形等の問題の解消が図られている。しかしながら、そのような樹脂基材の熱変形に対する対策を講じる際には、冷却機構の設置のために余分なコストが掛かり、それによって、樹脂基材の表面被膜の形成コストが高騰することとなる。
【０００６】
また、よく知られているように、平行平板方式のプラズマＣＶＤ法では、一対の平板状電極間にプラズマを効率的に発生させるためには、それらの電極間の距離を十分に小さくしなければならない（一般には、３０ｍｍ以下）。それ故、そのような平行平板方式のプラズマＣＶＤ法を採用する従来装置では、ブロック状を呈する樹脂基材、或いは板状を呈するものの、厚さの大きな樹脂基材、更には三次元形状を呈する樹脂基材等に対して、表面被膜を形成することが、極めて困難であった。従って、かかる従来装置を用いる場合には、適用される樹脂基材が、薄肉の平板形状を呈するものに制限されていたのである。
【０００７】
なお、基材表面に被膜を形成するプラズマＣＶＤ装置としては、上記の如き平行平板方式のプラズマＣＶＤ法を採用してなるものの他に、例えば、特開２００５−２４８３２７号公報（特許文献２）等に開示される如き誘導結合方式のプラズマＣＶＤ法を採用してなる装置も、知られている。この装置は、真空チャンバと、真空チャンバ内を排気して、減圧状態とする真空ポンプと、減圧状態の真空チャンバ内に反応ガスを導入するノズルと、真空チャンバの外部に配置されて、高周波電流の供給により、該真空チャンバ内に誘導電磁界を形成する誘導コイル等からなるアンテナとを有している。そして、アンテナにて誘導電磁界が形成された真空チャンバ内への反応ガスの導入により生成される反応ガスの誘導結合プラズマを利用して、真空チャンバ内に収容された基材の表面に被膜を形成するように構成されている。
【０００８】
このような誘導結合プラズマＣＶＤ装置においては、成膜時における発熱量が小さく、そのため、真空チャンバ内を比較的に低い温度に維持したままで、基材表面に被膜を形成することができる。また、真空チャンバ内に誘導電磁界を発生させるためのアンテナが、真空チャンバの外部に設置されていることに加えて、真空チャンバ内に収容された基材とアンテナとの間隔に制限がない。それ故、このような誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いる場合には、平行平板方式のプラズマＣＶＤ装置を使用する場合とは異なって、ブロック形状や厚肉の板状を呈する基材の表面や、三次元形状を呈する基材の表面にも、被膜を容易に形成することができる。従って、かかる誘導結合プラズマＣＶＤ装置を樹脂基材の表面被膜形成装置として使用すれば、薄肉の平板状の樹脂基材は勿論、それ以外の様々な形状を呈する樹脂基材に対する表面被膜の形成が、樹脂基材の熱影響による品質低下を生じさせることなく、低コストに実現可能となると考えられる。
【０００９】
ところが、本発明者の研究によれば、１個の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて、形状や大きさが種々異なる樹脂基材の表面に被膜を形成する場合、樹脂基材の形状や大きさの違い等によって、樹脂基材表面への被膜の形成速度（成膜速度）に大きな差異を生ずることが明らかとなった。そして、そのため、従来の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を樹脂基材の表面被膜形成装置として利用して、樹脂基材に表面被膜を迅速に形成するには、樹脂基材の形状や大きさ等に応じて、複数種類の装置を準備する必要があることが判明したのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１２０８８１号公報
【特許文献２】特開２００５−２４８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、熱影響による樹脂基材の品質低下を惹起させることなく、しかも樹脂基材の形状や大きさ等に拘わらず、１個の装置で、樹脂基材の表面に、被膜を迅速且つ効率的に形成可能な樹脂基材の表面被膜形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そして、本発明者は、かかる課題を解決するに当たって、先ず、従来構造を有する誘導結合プラズマＣＶＤ装置の１個を用いて、複数種類の樹脂基材の表面に被膜を形成したときに、樹脂基材の形状や大きさの違い等によって成膜速度に大きな差異を生ずる原因を究明すべく、研究を重ねた。その結果、以下の結論を得た。
【００１３】
すなわち、従来の誘導結合プラズマＣＶＤ装置では、前記した公報（特許文献２）の図１等に示されるように、真空チャンバ内に反応ガスを導入するノズルが、真空チャンバ内に収容される基材と離間した位置に固定されている。そのため、真空チャンバ内に、形状や大きさ等が互いに異なる複数種類の樹脂基材を収容した場合、樹脂基材の表面とノズルの真空チャンバ内への開口位置との間の距離が、収容される樹脂基材の種類毎に、種々異なる大きさとなる。
【００１４】
そして、樹脂基材の表面とノズルの開口位置との距離が小さいときには、ノズルから真空チャンバ内に導入されて、プラズマ化した複数種類の反応ガスの化合により生成された化合物の大部分が、樹脂基材の表面上に、迅速に且つ確実に到達し、堆積して、被膜を形成する。これに対して、樹脂基材の表面とノズルの開口位置との距離が大きいときには、プラズマ化した複数種類の反応ガスの化合により生成された化合物の少なくない量が、樹脂基材の表面に到達する前に、真空チャンバの排気系から外部に排出されてしまい、そのために、化合物の樹脂基材表面への付着効率が低下する。
【００１５】
従って、従来の誘導結合プラズマＣＶＤ装置を用いて、樹脂基材の表面に被膜を形成する際に、樹脂基材の形状や大きさの違いによって成膜速度に差異が生ずるのは、真空チャンバ内でのノズル開口部の位置が固定されているために、形状や大きさが互いに異なる樹脂基材の間で、樹脂基材の表面とノズルの真空チャンバ内への開口位置との間の距離に違いが生ずるためであるとの結論を得たのである。
【００１６】
そして、本発明は、上記の結論に基づいて、更に鋭意研究を重ねた結果、完成したものであって、その要旨とするところは、樹脂成形品からなる基材を収容可能な真空チャンバと、該真空チャンバ内を排気して、減圧状態とする排気手段と、減圧状態の該真空チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入手段と、高周波電流の供給により、該真空チャンバ内に誘導電磁界を形成する誘導電磁界形成手段とを含み、誘導電磁界が形成された該真空チャンバ内への前記反応ガスの導入により生成される該反応ガスの誘導結合プラズマを利用して、該真空チャンバ内に収容された前記樹脂基材の表面に被膜を形成するように構成した樹脂基材の表面被膜形成装置であって、前記ガス導入手段が、前記真空チャンバ内に開口するガス導入口を備えた導入ヘッドと、該導入ヘッドのガス導入口の該真空チャンバ内での開口位置を変更させる開口位置変更機構とを有して構成されており、更に、減圧状態の前記真空チャンバ内に収容された前記樹脂基材を非接触で加熱する非接触型加熱手段の複数が、該真空チャンバの壁部の異なる箇所に、該真空チャンバの壁部を貫通するようにそれぞれ独立して設けられて、該真空チャンバ内の樹脂基材を複数方向から直接に加熱し得るようになっていると共に、それら複数の加熱手段の制御によって、該樹脂基材の加熱温度がコントロールされるように構成されていることを特徴とする樹脂基材の表面被膜形成装置にある。
【００１７】
なお、本発明の好ましい態様の一つによれば、前記導入ヘッドが、前記真空チャンバ内に延出し、先端開口部が前記ガス導入口とされた管体にて構成されると共に、該管体の長さ方向中間部に、該管体の伸縮及び曲げ変形を可能とし、且つかかる管体の変形状態を保持させ得る蛇腹部が形成されて、前記開口位置変更機構が、該蛇腹部にて構成されることとなる。
【００１８】
また、本発明の有利な態様の一つによれば、前記導入ヘッドを前記真空チャンバ内で移動させることにより、前記ガス導入口の該真空チャンバ内での開口位置を変更させる移動機構が設けられ、かかる移動機構を含んで、前記開口位置変更機構が構成される。
【００１９】
さらに、本発明の望ましい態様の一つによれば、前記ガス導入口が、前記導入ヘッドに対して、前記真空チャンバ内で互いに異なる位置に配置されるように複数設けられる一方、それら複数のガス導入口を選択的に開閉させる開閉機構が、該導入ヘッドに設けられ、かかる開閉機構にて、該複数のガス導入口の何れかを選択的に開放することにより、該ガス導入口の該真空チャンバ内での開口位置が変更されるように構成されて、前記開口位置変更機構を含んで、該開閉機構が構成されることとなる。
【００２２】
更にまた、本発明の別の好ましい態様の一つによれば、前記非接触型加熱手段が、前記樹脂基材に赤外線を照射して、該樹脂基材を加熱する赤外線加熱装置にて構成される。
【００２３】
また、本発明の他の望ましい態様の一つによれば、減圧状態の前記真空チャンバ内に収容された前記樹脂基材の表面を帯電させる帯電手段が、更に設けられる。
【発明の効果】
【００２４】
要するに、本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置にあっては、誘導結合プラズマを利用して、樹脂基材の表面に被膜を形成するようになっている。それ故、樹脂基材の熱影響による品質低下を生じさせることなく、樹脂基材の表面に対する被膜の付着効率を高めて、生産性を向上させることができる。
【００２５】
そして、かかる本発明装置にあっては、特に、真空チャンバ内に反応ガスを導入するガス導入ヘッドのガス導入口の真空チャンバ内での開口位置が、開口位置変更機構によって可変とされている。このため、本発明装置の１個だけを用いて、形状や大きさが互いに異なる複数種類の樹脂基材の表面に被膜を形成する場合にあっても、真空チャンバ内に収容される樹脂基材の形状や大きさに応じて、ガス導入口の真空チャンバ内での開口位置を適宜に変更すれば、真空チャンバ内に収容される樹脂基材の交換に伴って生ずる、ガス導入口の開口位置と樹脂基材の表面との間の距離の変動量を、可及的に小さく為すことができる。
【００２６】
それ故、本発明装置では、真空チャンバ内に収容される樹脂基材の形状や大きさの違いによる成膜速度の変動量を効果的に小さく為すことができ、そして、それにより、形状や大きさが互いに異なる複数種類の樹脂基材のそれぞれの表面に対して、被膜を、可及的に一定の成膜速度で形成することが可能となる。
【００２７】
従って、かくの如き本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置によれば、樹脂基材の表面への被膜の形成が、熱影響による樹脂基材の品質低下を惹起させることなく、しかも樹脂基材の形状や大きさ等に拘わらず、１個の装置を汎用的に使用しつつ、迅速且つ効率的に実施することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置が用いられて、樹脂基材の表面に被膜が形成された樹脂ガラスを示す部分断面拡大説明図である。
【図２】本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置の一実施形態を示す縦断面説明図であって、真空チャンバ内に樹脂基材を収容した状態を示している。
【図３】図２に示された表面被膜形成装置に対して、図１に示された樹脂基材とは別の樹脂基材を収容した状態を示す、図２の部分拡大説明図に相当する図である。
【図４】本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置の別の実施形態を示す図２に対応する図である。
【図５】本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置の更に別の実施形態を示す図２に対応する図である。
【図６】本発明に従う樹脂基材の表面被膜形成装置の他の実施形態を示す図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００３０】
先ず、図１には、本発明に従う構造を有する樹脂基材の表面被膜形成装置により、表面に被膜が形成されてなる、自動車のリヤウインドウ用の樹脂ガラス１０が、その部分断面形態において示されている。かかる図１から明らかなように、樹脂ガラス１０は、透明な板材からなる樹脂基材１２を有している。ここでは、かかる樹脂基材１２が、ポリカーボネートを用いて射出成形された樹脂成形品からなっている。また、樹脂基材１２は、全体が、厚さ方向一方側に向かって凸となるように湾曲する三次元形状を呈している。そして、この樹脂基材１２の表面の全面に、ＳｉＯ2 からなる、薄肉で透明な被膜１４が、保護膜として形成されている。かくして、樹脂ガラス１０では、透明性を十分に維持しつつ、その全表面での耐摩傷性の向上が図られている。
【００３１】
ところで、樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成して、上記の如き樹脂ガラス１０を得る際に用いられる表面被膜形成装置は、例えば、図２に示される如き構造を有している。この表面被膜形成装置の構造について、以下に説明する。
【００３２】
図２から明らかなように、表面被膜形成装置は、真空チャンバ１６を有している。この真空チャンバ１６は、チャンバ本体１８と蓋体２０とを更に含んで構成されている。チャンバ本体１８は、筒状の側壁部２２と、かかる側壁部２２の下側開口部を閉塞する下側底壁部２４とを備えた有底筒状乃至は筐体状を呈している。蓋体２０は、例えばセラミックス等の誘電体からなり、チャンバ本体１８の上側開口部２６の全体を覆蓋可能な大きさを有する平板にて構成されている。そして、かかる蓋体２０が、チャンバ本体１８の上側開口部２６を覆蓋した状態で、図示しないロック機構にてロックされることにより、チャンバ本体１８内が気密に密閉されるようになっている。
【００３３】
そのような真空チャンバ１６の蓋体２０上には、誘導コイル２８が設置されている。この誘導コイル２８は、例えば銅製の線材が渦巻き状に巻回された平面型のコイルにて構成されている。そして、かかる誘導コイル２８の渦巻きの中心側端部には、給電線３０の一端が接続され、この給電線３０の他端は高周波電源３２に接続されている。一方、誘導コイル２８の渦巻きの外周側端部は、接地されている。
【００３４】
かくして、高周波電流が高周波電源３２から誘導コイル２８に供給されるようになっており、また、そのような誘導コイル２８への高周波電流の供給によって、真空チャンバ１６のチャンバ本体１８内に誘導電磁界が形成されるようになっている。そして、かかるチャンバ本体１８内に形成された誘導電磁界によって、真空チャンバ１６内のガスがプラズマ化されるようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、誘導コイル２８によって、誘導電磁界形成手段が構成されている。
【００３５】
また、チャンバ本体１８内には、絶縁体からなる支持ジグ３４が、チャンバ本体１８の下側側壁部２４上に載置された状態で収容されている。この支持ジグ３４は、上下方向に延び、且つその上端面が支持面３６とされた棒状支持部３８を、複数個、有している。また、それら各棒状支持部３８の支持面３６は、樹脂基材１２の凹状湾曲面からなる一方の面に対応した形状を有している。
【００３６】
かくして、支持ジグ３４は、各棒状支持部３８の支持面３６を樹脂基材１２の一方の板面の複数箇所に接触させた状態で、樹脂基材１２を、各棒状支持部３８にて支持するようになっている。そして、そのようにして樹脂基材１２を支持した支持ジグ３４が、チャンバ本体１８内に、樹脂基材１２と共に収容されることにより、樹脂基材１２が、チャンバ本体１８内に、チャンバ本体１８の下側底壁部２４と電気的に絶縁された状態で収容されるようになっているのである。
【００３７】
また、ここでは、湾曲面からなる両側板面の曲率の違い等により全体形状が互いに異なる形状とされるか、或いは全体の大きさが互いに異なる大きさとされる等して、相互に別個の種類とされた複数種類の樹脂基材１２をそれぞれ支持させるために、支持ジグ３４として、それら複数種類の樹脂基材１２の板面にそれぞれ対応した湾曲面状の支持面３６を有する複数種類のものが、準備されている。これにより、かかる複数種類の樹脂基材１２をチャンバ本体１８内に収容させる際に、複数種類の支持ジグ３４の中から、支持すべき樹脂基材１２の種類に対応した支持面３６を有するものを選択して使用することで、複数種類の樹脂基材１２のそれぞれを、支持ジグ３４にて安定的に支持しつつ、チャンバ本体１８内に収容させることが可能となっている。
【００３８】
なお、支持ジグ３４として、棒状支持部３８の支持面３６が、樹脂基材１２の形状に拘わらず、樹脂基材１２に対して点接触で接触する、例えば円弧面形状とされたものを用いても良い。このような支持ジグ３４を用いる場合には、形状や大きさ等が互いに異なる複数種類の樹脂基材１２を支持するために、複数種類の支持ジグ３４を、何等準備する必要がなく、１種類の支持ジグ３４を汎用的に使用して、複数種類の樹脂基材１２を支持することができる。また、支持ジグ３４を、チャンバ本体１８内に固定しても良い。その場合には、複数種類の樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成するに際して、支持ジグ３４が何等交換されずに、チャンバ本体１８内に収容される樹脂基材１２のみが交換されることとなる。
【００３９】
また、チャンバ本体１８の下側底壁部２４の複数箇所と、側壁部２２の下部側部分における周上の複数箇所とには、非接触型加熱手段としての遠赤外線ヒータ４０が、それぞれ設けられている。それら各遠赤外線ヒータ４０は、何れも、遠赤外線を照射可能な公知の構造を有し、チャンバ本体１８内に向かって遠赤外線を照射するように配置されている。そうして、遠赤外線が、チャンバ本体１８内に収容された樹脂基材１２に対して、その下方や側方の複数方向から、複数の遠赤外線ヒータ４０にて照射されるようになっており、それによって、チャンバ本体１８内の樹脂基材１２が、複数の遠赤外線ヒータ４０とは非接触の状態で、それら複数の遠赤外線ヒータ４０にて加熱されるようになっている。
【００４０】
さらに、チャンバ本体１８外には、負のバイアス電圧を供給するバイアス電源４２が配設されている。また、このバイアス電源４２には給電線４４が接続され、この給電線４４が、下側底壁部２４を貫通して、チャンバ本体１８内に延び出している。そして、かかる給電線４４のチャンバ本体１８内への延出端が、チャンバ本体１８内に収容された樹脂基材１２に対して接続可能とされている。このような給電線４４の樹脂基材１２への接続により、負のバイアス電圧が、チャンバ本体１８内の樹脂基材１２に印加されるようになっている。そうして、バイアス電源４２のＯＮ作動により、チャンバ本体１８内の樹脂基材１２が、負に帯電させられるようになっているのである。このことから明らかなように、本実施形態では、バイアス電源４２と給電線４４とにて、帯電手段が構成されている。
【００４１】
そして、チャンバ本体１８の側壁部２２の下端部における周上の一箇所には、排気パイプ４６が、チャンバ本体１８の内外を連通するように側壁部２２を貫通して、設置されている。また、かかる排気パイプ４６上には、真空ポンプ４８が設けられている。そして、この真空ポンプ４８の作動によって、チャンバ本体１８内の気体が排気パイプ４６を通じて外部に排出されて、チャンバ本体１８が減圧されるようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、排気パイプ４６と真空ポンプ４８とにて、排気手段が構成されている。
【００４２】
また、側壁部２２の上端側部位における周上の複数箇所（ここでは、２箇所）には、チャンバ本体１８の内外を連通する第一のガス導入パイプ５０が、それぞれ１個ずつ設置されている。それら複数の第一のガス導入パイプ５０は、何れも、側壁部２２を貫通し、それぞれの一端側部分が、チャンバ本体１８内に突入している。一方、各第一のガス導入パイプ５０の、チャンバ本体１８外に延び出した他端部には、モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを収容したボンベ（図示せず）が接続されている。これにより、ＳｉＯ2 からなる被膜１４を形成する反応ガス（原料ガス）の一種としてのモノシランガスが、複数の第一のガス導入パイプ５０を通じて、チャンバ本体１８内に導入されるようになっている。
【００４３】
さらに、側壁部２２の上端側部位における第一のガス導入パイプ５０の設置個所とは別の周上の複数箇所（ここでは、２箇所）には、第二のガス導入パイプ５２が、第一のガス導入パイプ５０と同様な状態で、それぞれ１個ずつ、設置されている。それら複数の第二のガス導入パイプ５２のチャンバ本体１８外への延出側の端部には、酸素（Ｏ2 ）ガスを収容したボンベ（図示せず）が接続されている。これによって、ＳｉＯ2 からなる被膜１４を形成する反応ガス（原料ガス）の別の一種としての酸素ガスが、複数の第二のガス導入パイプ５２を通じて、チャンバ本体１８内に導入されるようになっている。これらのことから明らかなように、ここでは、第一のガス導入パイプ５０と第二のガス導入パイプ５２とにて、ガス導入手段が構成されている。
【００４４】
そして、本実施形態では、特に、チャンバ本体１８内に、２種類の反応ガスをそれぞれ別個に導入する第一のガス導入パイプ５０と第二のガス導入パイプ５２とが、互いに同一の構造を有し、しかも、従来装置に設けられる反応ガスの導入用部材とは全く別異の特別な構造とされているのである。
【００４５】
すなわち、ここでは、第一のガス導入パイプ５０と第二のガス導入パイプ５２が、例えば、アルミニウム等の軽量性に富んだ金属材料や熱硬化性樹脂等の熱に対する変形強度の高い樹脂材料等を用いて形成されている。そして、それら第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２のチャンバ本体１８内に突入した一端側部分が、それぞれ、導入ヘッド５４とされている。また、それら各導入ヘッド５４は、その先端開口部が、チャンバ本体１８内に開口するガス導入口５６とされており、第一又は第二ガス導入パイプ５０，５２内を流通するモノシランガスや酸素ガスを、このガス導入口５６からチャンバ本体１８内に放出するようになっている。
【００４６】
そして、そのような各導入ヘッド５４においては、ガス導入口５６側の先端部を除く大部分が、蛇腹部５８とされている。この蛇腹部５８は、パイプ部材からなる導入ヘッド５４の中心軸方向に伸縮可能とされていると共に、かかる中心軸に交差する全ての方向において、任意の角度で自由に曲げられ得るようになっている。そして、一旦、伸ばされたり、縮められたり、或いは曲げられたりして、変形させられると、外力を加えられない限り、そのような変形状態が保持されるようになっている。
【００４７】
かくして、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２では、蛇腹部５８を伸縮させたり、曲げたりすることで、チャンバ本体１８内での各ガス導入口５６の位置、換言すれば、チャンバ本体１８内での導入ヘッド５４の開口位置を任意の位置に変更できるようになっているのである。このことから明らかなように、本実施形態では、蛇腹部５８にて、開口位置変更機構が構成されている。
【００４８】
ところで、かくの如き構造を有する表面被膜形成装置を用いて、樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際には、例えば、以下のようにして、その作業が進められる。
【００４９】
すなわち、先ず、樹脂基材１２を、支持ジグ３４に支持させた状態で、かかる支持ジグ３４と共に、上側開口部２６からチャンバ本体１８内に収容する。その後、バイアス電源４２から、チャンバ本体１８の下側底壁部２４を貫通して、チャンバ本体１８内に延びる給電線４４の延出端を、チャンバ本体１８内に収容された樹脂基材１２に接続する。
【００５０】
次に、第一のガス導入パイプ５０と第二のガス導入パイプ５２の各導入ヘッド５４の蛇腹部５８を、それぞれ、図２に二点鎖線で示される状態から、伸張させると共に下方に曲げ変形させる。そうして、第一及び第二の導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６を樹脂基材１２の表面に近付ける。これによって、第一及び第二の導入パイプ５０，５２を通じてチャンバ本体１８内に導かれるモノシランガスと酸素ガスとを、樹脂基材１２の表面の近くで、かかる表面に向かって放出させるように為す。
【００５１】
その後、上側開口部２６を蓋体２０にて覆蓋した後、図示しないロック機構にて、蓋体２０をチャンバ本体１８にロックする。これにより、真空チャンバ１６内を気密に密閉する。そして、その後、真空ポンプ４８を作動させて、真空チャンバ１６内を減圧する。この減圧操作によって、真空チャンバ１６内の圧力を、例えば１０-5〜５０Ｐａ程度とする。
【００５２】
また、真空チャンバ１６内を減圧する一方で、チャンバ本体１８に設けられた遠赤外線ヒータ４０をＯＮ作動させる。これにより、減圧乃至は真空状態とされた真空チャンバ１６９内において、樹脂基材１２を、遠赤外線ヒータ４０から放射される遠赤外線にて加熱する。
【００５３】
なお、このときの樹脂基材１２の加熱温度は、樹脂基材１２を構成する樹脂材料の種類や、真空チャンバ１６内に導入される反応ガスの種類等によって、適宜に決定される。具体的には、樹脂基材１２が熱変形する温度よりも低い温度（例えば、ガラス転移温度よりも低い温度）で、且つ後述する工程によりプラズマ化された反応ガス同士が、樹脂基材１２の表面上で反応するのに適した温度において、樹脂基材１２の加熱温度が設定されるのである。従って、本実施形態では、樹脂基材１２の形成材料たるポリカーボネートの熱変形温度よりも低く、且つプラズマ化されたモノシランガスと酸素ガスとの反応を促進可能な温度である、例えば４０〜１５０℃程度の温度にまで、樹脂基材１２が加熱されることとなる。なお、樹脂基材１２の加熱温度のコントロールは、例えば、複数の遠赤外線ヒータ４０のうちでＯＮ作動させられる遠赤外線ヒータ４０の個数や位置等を適宜に変更したり、各遠赤外線ヒータ４０の遠赤外線の放射量を調節したりすること等によって実施される。
【００５４】
また、樹脂基材１２を遠赤外線ヒータ４０にて加熱する一方で、バイアス電源４２をＯＮ作動させる。これにより、バイアス電源４２から延びる給電線４４に接続された樹脂基材１２に対して負のバイアス電圧を掛けて、樹脂基材１２の表面を負に帯電させる。なお、樹脂基材１２の加熱開始と帯電開始のタイミングは、上記のタイミングに何等限定されるものではなく、樹脂基材１２がチャンバ本体１８内に収容された後であれば、何時でも良い。
【００５５】
そして、真空チャンバ１６内の圧力が所定の値となったら、真空ポンプ４８を作動させたままで、第一の導入パイプ５０と第二の導入パイプ５２とにそれぞれ接続されたモノシランガスボンベと酸素ボンベとを開作動させる。これにより、第一の導入パイプ５０と第二の導入パイプ５２とを通じて、モノシランガスと酸素ガスとを、真空チャンバ１６内に導入し、充満させる。
【００５６】
次いで、蓋体２０上の誘導コイル２８に給電線３０を介して接続された高周波電源３２をＯＮ作動して、誘導コイル２８の高周波電流を供給する。これにより、真空チャンバ１６内に誘導電磁界を形成する。また、真空チャンバ１６内に形成された誘導電磁界によって、真空チャンバ１６内のモノシランガスと酸素ガスとをそれぞれプラズマ化し、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとを、真空チャンバ１６内に、比較的に低温の状態で発生させる。
【００５７】
そして、真空チャンバ１６内の空間や、基材１２の表面上において、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとの反応を生じさせて、ＳｉＯ2 を生成させると共に、それを基材１２の全表面に堆積させる。このとき、ＳｉＯ2 の基材１２への衝突等による発熱量が十分に低い量に抑えられる。これによって、基材１２の全表面に、ＳｉＯ2 からなる薄肉の被膜１４を、比較的に低い温度下で形成するのである。
【００５８】
ここにおいて、上記した一連の被膜１４の形成工程では、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６が樹脂基材１２の表面に近づくように、各蛇腹部５８が伸ばされて、曲げられることにより、モノシランガスと酸素ガスとが、樹脂基材１２の表面の近くで、かかる表面に向かって放出される。そのため、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとが、樹脂基材１２の表面の近くで、或いは樹脂基材１２の表面上で発生し、それらの箇所で、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとが相互に反応する。
【００５９】
それ故、モノシランガスと酸素ガスとが、真空チャンバ１６内の樹脂基材１２とは離間した箇所に導入され、そこで、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとが発生し、反応する場合とは異なって、真空チャンバ１６内で、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとの反応によって生成されたＳｉＯ2 が、樹脂基材１２の表面上に短い距離で短時間に到達して、堆積するようになる。しかも、そのように、真空チャンバ１６内で生成されたＳｉＯ2 が、樹脂基材１２の表面上に短い距離で短時間に到達するため、かかるＳｉＯ2 が、樹脂基材１２の表面上に到達する前に、排気パイプ４６を通じて排出されることが、効果的に抑制され得るようになる。そして、その結果として、ＳｉＯ2 からなる被膜１４の樹脂基材１２の表面への付着効率が、十分に高められる。
【００６０】
なお、第一のガス導入パイプ５０のガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離：Ｌ1 と、第二のガス導入パイプ５２のガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離：Ｌ2 の大きさは、特に限定されるものではなく、樹脂基材１２の大きさや形状等に応じて、適宜に設定される。そして、それらの距離Ｌ1 ，Ｌ2 の具体的な値は、例えば、様々な条件で行われた試験の結果や経験等に基づいて、適宜に決定されることとなる。
【００６１】
また、上記した一連の工程による樹脂基材１２表面への被膜１４の形成に際しては、樹脂基材１２が、その形成材料たるポリカーボネートの熱変形温度よりも低く、且つプラズマ化されたモノシランガスと酸素ガスとの反応が促進される温度にまで加熱される。それ故、樹脂基材１２表面上において、プラズマ化されたモノシランガスと酸素ガスとが、より効率的に反応する。そして、その結果、被膜１４の樹脂基材１２表面の付着効率が、更に有効に高められる。
【００６２】
さらに、樹脂基材１２は、加熱されると同時に、負に帯電させられる。このため、モノシランガスの誘導結合プラズマが、樹脂基材１２表面に電気的に引き寄せられて、樹脂基材１２表面の周囲の雰囲気が、モノシランガスの誘導結合プラズマがリッチな状態とされる。それにより、樹脂基材１２の表面上やそれに近い周辺部において、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとの反応が、更に一層効果的に促進される。これによっても、被膜１４の樹脂基材１２表面の付着効率が、より有利に高められることとなる。
【００６３】
なお、樹脂基材１２に掛けられる負のバイアス電圧の大きさは、特に限定されるものではないが、好ましくは−５０〜−６０００Ｖ程度とされる。何故なら、印加電圧が−５０Ｖよりも小さい場合には、帯電量が小さいため、樹脂基材１２を負に帯電させることによって得られる上記の如き効果が十分に得られない可能性があるからである。また、印加電圧が−６０００Ｖを超えても、上記の効果を更に高めることはできず、電圧が高過ぎるために、却って、コスト負担や作業の危険性が増加することとなるからである。
【００６４】
そして、上記の如き構造とされた本実施形態の被膜形成装置を用いて、例えば、図３に二点差線と実線で示されるような大きさが互いに異なる２種類の樹脂基材１２，１３を、真空チャンバ１６内に別個に且つ順番に収容して、それら各樹脂基材１２，１３の表面に被膜１４を形成する場合には、樹脂基材１２，１３を真空チャンバ１６内にそれぞれ収容したときに、収容された樹脂基材１２，１３の大きさに応じて、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６の位置を変える操作を行う。
【００６５】
すなわち、例えば、大きな樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成した後に、小さな樹脂基材１３の表面に被膜１４を形成する際には、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各導入ヘッド５４の蛇腹部５８を、大きな樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成したときの、図３に二点鎖線で示される変形状態から、図３に実線で示されるように、更に伸張させると共に、下方への曲げ角度を大きくする。これによって、大きな樹脂基材１２の表面への被膜１４の形成時における第一のガス導入パイプ５０のガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離：Ｌ1 と、小さな樹脂基材１３の表面への被膜１４の形成時における第一のガス導入パイプ５０のガス導入口５６と樹脂基材１３の表面との間の距離：Ｍ1 とを可及的に同じ大きさとする。また、大きな樹脂基材１２の表面への被膜１４の形成時における第二のガス導入パイプ５２のガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離：Ｌ2 と、小さな樹脂基材１３の表面への被膜１４の形成時における第二のガス導入パイプ５０のガス導入口５６と樹脂基材１３の表面との間の距離：Ｍ2 も可及的に同じ大きさとする。
【００６６】
一方、小さな樹脂基材１３の表面に被膜１４を形成した後に、大きな樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際には、上記と反対の操作を行う。
【００６７】
かくして、大きさが互いに異なる２種類の樹脂基材１２，１３のそれぞれの表面に被膜１４を形成する際において、樹脂基材１２，１３の大きさの違いによる第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離の変動を十分に小さくする。そして、それにより、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離の変動に起因した被膜１４の樹脂基材１２表面への付着効率の変動を、解消乃至は十分に抑制するのである。
【００６８】
また、図示されてはいないものの、形状の異なる複数種類の樹脂基材１２を順番に真空チャンバ１６内に収容して、それら各樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際にも、収容される樹脂基材１２の形状の違いに応じて、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各蛇腹部５８の変形状態を変える。そうして、樹脂基材１２，１３の形状の違いによる第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離の変動を十分に小さくする。また、それにより、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各ガス導入口５６と樹脂基材１２の表面との間の距離の変動に起因した被膜１４の樹脂基材１２表面への付着効率の変動を、解消乃至は十分に抑制するのである。
【００６９】
このように、本実施形態の被膜形成装置を用いれば、真空チャンバ１６内の温度を低温とするための特別な設備や機構を設けることなく、比較的に低い温度に維持された真空チャンバ１６内で、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとを反応させて、ＳｉＯ2 を生成することができる。従って、樹脂基材１２の熱変形等による品質低下を生じさせることなしに、樹脂基材１２の表面に対して、被膜１４を高速に且つ均一に形成することができる。
【００７０】
また、かかる被膜形成装置によれば、形状や大きさ等が互いに異なるために、真空チャンバ内１６内での表面の位置が相互に異なる位置となる複数種類の樹脂基材１２，１３を、真空チャンバ１６内に、別個に且つ順番に収容して、それら各樹脂基材１２，１３の表面に被膜１４を形成する際に、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各導入ヘッド５４の蛇腹部５８を伸縮させたり、様々な角度に曲げたりすることで、樹脂基材１２，１３の形状や大きさの違いに拘わらず、各導入ヘッド５４のガス導入口５６の真空チャンバ１６内での位置を、樹脂基材１２の表面に近い適正な位置に変更できる。そして、それによって、成膜速度の短縮化が図られると共に、樹脂基材１２，１３の形状や大きさの違いに起因した、被膜１４の樹脂基材１２表面への付着効率の変動を、解消乃至は十分に抑制可能となる。
【００７１】
それ故、このような本実施形態の被膜形成装置では、真空チャンバ１６内に収容される樹脂基材１２の形状や大きさ等の違いに拘わらず、かかる樹脂基材１２の表面への被膜１４の形成速度が、十分に速く且つ可及的に一定の速度と為され得る。従って、かくの如き被膜形成装置によれば、１個の装置を汎用的に使用しつつ、互いに形状や大きさ等が異なる複数種類の樹脂基材１２の表面に対して、被膜１４を、極めて効率的且つ低コストに形成することができるのである。
【００７２】
次に、図４には、本発明に従う構造を有する樹脂基材の被膜形成装置の別の実施形態が示されている。本実施形態は、前記した第一の実施形態とは、ガス導入手段の構造が異なるもの、それ以外の構造は、概ね、前記第一の実施形態と同様な構造とされている。それ故、以下には、ガス導入手段の構造を詳述し、それ以外の構造に関しては、図４に、図１と同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。また、後述する図５及び図６に示される、更に別の実施形態についても同様とする。
【００７３】
すなわち、図４から明らかなように、本実施形態の被膜形成装置では、チャンバ本体１８が、側壁部６０と上側底壁部６２とを有し、下側開口部６４を通じて下方に開口する筒状乃至は筐体状を呈している。そして、このチャンバ本体１８の下側開口部６４が、下面に誘導コイル２８が固設された蓋体２０にて覆蓋されることにより、真空チャンバ１６が形成されている。
【００７４】
そのようなチャンバ本体１８の上側底壁部６２には、モノシランガスを外部から導く第一のガス導入パイプ５０と、酸素ガスを外部から導く第二のガス導入パイプ５２とが、チャンバ本体１８の内外を連通するように、上側底壁部６２を貫通して、設置されている。そして、それら第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２は、真空チャンバ（チャンバ本体１８）内への突入側端部において、真空チャンバ１６内に収容された樹脂基材１２の上方に移動可能に配置された導入ヘッド６６に接続されている。
【００７５】
この導入ヘッド６６は、第一のガス導入パイプ５０にて導かれたモノシランガスを流通させるモノシランガス流通路（図示せず）と、第二のガス導入パイプ５２に導かれた酸素ガスを流通させる酸素ガス流通路（図示せず）とが内部に形成された筐体にて構成されている。また、かかる導入ヘッド６６の下面には、第一ノズル６８と第二ノズル７０とが、それぞれ、複数個ずつ設けられている。それら第一及び第二ノズル６８，７０は、何れも、導入ヘッド６６の下方に位置する樹脂基材１２に向かって開口するガス導入口５６を有している。そして、第一ノズル６８が、導入ヘッド６６内のモノシランガス流通路に接続されている一方、第二ノズル７０が、導入ヘッド６６内の酸素ガス流通路に接続されている。
【００７６】
これによって、第一のガス導入パイプ５０にて導かれたモノシランガスが、導入ヘッド６６の第一ノズル６８のガス導入口５６を通じて、真空チャンバ１６内に導入されるようになっている一方、第二のガス導入パイプ５２にて導かれた酸素ガスが、導入ヘッド６６の第二ノズル７０のガス導入口５６を通じて、真空チャンバ１６内に導入されるようになっている。
【００７７】
また、チャンバ本体１８の上側底壁部６２の中央部には、移動機構としての導入ヘッド６６移動用ユニット７２が設置されている。この導入ヘッド移動用ユニット７２は、その下面が、チャンバ本体１８（真空チャンバ１６）内に露呈して配置されており、かかる下面から、移動ロッド７４が、チャンバ本体１８内に向かって下方に突出している。また、導入ヘッド移動用ユニット７２の内部には、例えば、ＸＹＺ軸方向での位置決めを行う公知の三次元テーブルが有する、ピニオンとラックの組合せ等からなる歯車機構と同様な構造の歯車機構と、かかる歯車機構を構成する各歯車を回転駆動させる駆動モータとが設けられている（何れも図示せず）。この導入ヘッド移動用ユニット７２に内蔵の駆動モータは、チャンバ本体１８の上側底壁部６２上に固設されたコントローラ７６に対して、電気的に接続されている。そして、移動ロッド７４が、導入ヘッド移動用ヘッド７２側の上端部において、導入ヘッド移動用ユニット７２に内蔵の歯車機構に連結されており、また、チャンバ本体１８内に突入する下端部において、チャンバ本体１８内に位置する導入ヘッド６６に連結されている。
【００７８】
かくして、本実施形態では、コントローラ７６により作動制御された、導入ヘッド移動用ユニット７２に内蔵の電動モータの駆動によって、移動ロッド７４とそれに連結された導入ヘッド６６とが、チャンバ本体１８内を、三次元テーブルの移動軌跡と同様な軌跡を描きつつ、図４に二点鎖線で示されるように、水平方向と上下方向の任意の方向に自由に移動し得るようになっている。そして、そのような導入ヘッド６６の移動に伴って、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６が、チャンバ本体１８（真空チャンバ１６）内を自由に移動し、以て、それら各ガス導入口５６のチャンバ本体１８内での開口位置が任意の位置に変更され得るようになっている。このことから明らかなように、本実施形態では、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２と導入ヘッド６６と第一及び第二ノズル６８，７０とにて、ガス導入手段が構成されており、また、導入ヘッド６６と第一及び第二ノズル６８，７０と導入ヘッド移動用ユニット７２とにて、開口位置変更機構が構成されている。
【００７９】
そして、このような構造とされた本実施形態の被膜形成装置を用いて、樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際には、先ず、真空チャンバ１６内に樹脂基材１２を収容した後、真空チャンバ１６内を、真空ポンプ４８にて減圧状態とする。このとき、前記第一の実施形態に係る被膜形成装置を用いる場合と同様に、複数の遠赤外線ヒータ４０にて、樹脂基材１２を加熱する一方、バイアス電源４２にて、樹脂基材１２を負に帯電させる。
【００８０】
そして、導入ヘッド６６を、導入ヘッド移動用ユニット７２により、コントローラ７６の作動制御の下で移動させて、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６の開口位置を、樹脂基材１２の表面に近い適正位置に位置させる。
【００８１】
その後、前記第一の実施形態に係る被膜形成装置を用いる場合と同様に、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６から、モノシランガスと酸素ガスとを真空チャンバ１６内に導入する一方、誘導コイル２８に高周波電流を供給する。これにより、真空チャンバ１６内に誘導電磁界を形成し、真空チャンバ１６内に導入されたモノシランガスと酸素ガスとをプラズマ化して、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとを発生させる。そして、それらの誘導結合プラズマ同士を反応させて、ＳｉＯ2 を生成し、それを樹脂基材１２の表面に堆積させる。かくして、樹脂基材１２の表面に、ＳｉＯ2 からなる被膜１４を形成するのである。
【００８２】
そして、本実施形態の被膜形成装置を用いて、形状や大きさ等が互いに異なる複数種類の樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際には、真空チャンバ１６内に収容される樹脂基材１２の形状や大きさが変わる毎に、導入ヘッド６６を、コントローラ７６による作動制御の下で移動させる。それにより、樹脂基材１２の表面と第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６との間の距離が可及的に一定となるように、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を変更するのである。
【００８３】
このように、本実施形態の被膜形成装置を用いれば、真空チャンバ１６内に収容される樹脂基材１２の形状や大きさの違いに拘わらず、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を、樹脂基材１２の表面に近い適正な位置に変更できる。これによって、かかる樹脂基材１２の表面への被膜１４の成膜速度の短縮化が図られると共に、樹脂基材１２，１３の形状や大きさの違いに起因した、被膜１４の樹脂基材１２表面への付着効率の変動を、解消乃至は十分に抑制可能となる。
【００８４】
従って、本実施形態の被膜形成装置にあっても、前記第一の実施形態において奏される作用・効果と同様な作用・効果が有効に享受され得る。
【００８５】
そして、かかる被膜形成装置によれば、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を、コントローラ７４の作動制御の下で、導入ヘッド移動用ユニット７２にて自動的に変更することができる。これによって、真空チャンバ１６内に収容される樹脂基材１２の形状や大きさの違いに拘わらず、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を、樹脂基材１２の表面に近い適正な位置に、より正確にコントロールできる。従って、互いに形状や大きさ等が異なる複数種類の樹脂基材１２の表面に対して、被膜１４を、十分に短いサイクルで、より一層効率的に形成することが可能となる。
【００８６】
また、図５には、本発明に従う構造を有する樹脂基材の被膜形成装置の更に別の実施形態が示されている。かかる図５から明らかなように、本実施形態の被膜形成装置においては、チャンバ本体１８の側壁部２２に、モノシランガスを外部から導く第一のガス導入パイプ５０と、酸素ガスを外部から導く第二のガス導入パイプ５２とが、チャンバ本体１８の内外を連通するように、側壁部２２を貫通して、設置されている。そして、それら第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２は、真空チャンバ（チャンバ本体１８）内への突入側端部において、真空チャンバ１６内に収容された樹脂基材１２の上方に配置された第一導入ヘッド７８と第二導入ヘッド７９とに対して、それぞれ接続されている。
【００８７】
第一導入ヘッド７８の内部には、第一のガス導入パイプ５０にて導かれたモノシランガスを流通させるモノシランガス流通路（図示せず）が設けられている。第二導入ヘッド７９の内部には、第二のガス導入パイプ５２に導かれた酸素ガスを流通させる酸素ガス流通路（図示せず）が設けられている。また、それら第一導入ヘッド７８と第二導入ヘッド７９には、第一ノズル８０と第二ノズル８４とが、それぞれ複数個ずつ設けられている。それら第一及び第二ノズル８０，８４は、何れも、第一及び第二導入ヘッド７８，７９の下方に位置する樹脂基材１２に向かって開口するガス導入口５６を有している。更に、第一ノズル８０と第二ノズル８４とには、それらのガス導入口５６を開閉する、開閉機構としての電磁弁８２が、それぞれ設けられている。そして、それらの電磁弁８２は、図示しないコントローラに対して電気的に接続されて、開閉作動が、かかるコントローラにて制御されるようになっている。
【００８８】
これにより、第一導入ヘッド７８の複数の第一ノズル８０のうち、コントローラの制御の下で電磁弁８２が開作動した第一ノズル８０のガス導入口５６のみを通じて、モノシランガスが、真空チャンバ１６内に導入されるようになっている。また、第二導入ヘッド７９の複数の第二ノズル８４のうち、コントローラの制御の下で電磁弁８２が開作動した第二ノズル８４のガス導入口５６のみを通じて、酸素ガスが、真空チャンバ１６内に導入されるようになっている。
【００８９】
かくして、本実施形態では、第一導入ヘッド７８に設けられた複数の第一ノズル８０のうちの何れかを選択し、そして、その選択された第一ノズル８０に設けられた電磁弁８２のみを開作動させることにより、モノシランガスを真空チャンバ１６内に導入するガス導入口５６の開口位置を、選択的に変更し得るようになっている。また、第二導入ヘッド７９に設けられた複数の第二ノズル８４のうちの何れかを選択し、そして、その選択された第二ノズル８４に設けられた電磁弁８２のみを開作動させることにより、酸素ガスを真空チャンバ１６内に導入するガス導入口５６の開口位置を、選択的に変更し得るようになっている。このことから明らかなように、ここでは、第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２と第一及び第二導入ヘッド７８，７９と第一及び第二ノズル８０，８４とにて、ガス導入手段が構成され、また、電磁弁８２にて、開口位置変更機構が構成されている。
【００９０】
そして、このような構造とされた本実施形態の被膜形成装置を用いて、樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際には、先ず、真空チャンバ１６内に樹脂基材１２を収容した後、真空チャンバ１６内を、真空ポンプ４８にて減圧状態とする。このとき、前記第一及び第二の実施形態に係る被膜形成装置を用いる場合と同様に、複数の遠赤外線ヒータ４０にて、樹脂基材１２を加熱する一方、バイアス電源４２にて、樹脂基材１２を負に帯電させる。
【００９１】
そして、第一導入ヘッド７８の複数の第一ノズル８０と、第二導入ヘッド７９の複数の第二ノズル８４のうち、それぞれ何れかのものを選択し、その選択された第一及び第二ノズル８０，８４の電磁弁８２を開作動させて、選択された第一及び第二ノズル８０，８４の各ガス導入口５６を真空チャンバ１６内に開口させる。このとき、開口したガス導入口５６の開口位置が、真空チャンバ１６内に収容された樹脂基材１２の形状や大きさに応じて、樹脂基材１２の表面に近い適正な位置となるように、開口されるべきガス導入口５６を有する第一及び第二ノズル８０，８４が、コントローラにて選択される。
【００９２】
その後、前記第一及び第二の実施形態に係る被膜形成装置を用いる場合と同様に、第一及び第二ノズル８０，８４の各ガス導入口５６から、モノシランガスと酸素ガスとを真空チャンバ１６内に導入する一方、誘導コイル２８に高周波電流を供給する。これにより、真空チャンバ１６内に誘導電磁界を形成し、真空チャンバ１６内に導入されたモノシランガスと酸素ガスとをプラズマ化して、モノシランガスの誘導結合プラズマと酸素ガスの誘導結合プラズマとを発生させる。そして、それらの誘導結合プラズマ同士を反応させて、ＳｉＯ2 を生成し、それを樹脂基材１２の表面に堆積させる。かくして、樹脂基材１２の表面に、ＳｉＯ2 からなる被膜１４を形成するのである。
【００９３】
そして、本実施形態の被膜形成装置を用いて、形状や大きさ等が互いに異なる複数種類の樹脂基材１２の表面に被膜１４を形成する際には、真空チャンバ１６内に収容される樹脂基材１２の形状や大きさが変わる毎に、電磁弁８２が開作動される第一及び第二ノズル８０，８４を適宜に変更することによって、樹脂基材１２の表面と第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６との間の距離が可及的に一定となるように、第一及び第二ノズル８０，８４の各ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を変更するのである。
【００９４】
このように、本実施形態の被膜形成装置にあっても、真空チャンバ１６内に収容される樹脂基材１２の形状や大きさの違いに拘わらず、第一及び第二ノズル６８，７０の各ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を、樹脂基材１２の表面に近い適正な位置に変更できる。従って、前記第一及び第二の実施形態において奏される作用・効果と同様な作用・効果が有効に享受され得る。
【００９５】
そして、かかる被膜形成装置においては、ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での開口位置を変更させる機構の自動化が、第一及び第二ノズル８０，８４に設けられた電磁弁８２にて、より容易に且つ低コストに実現され得る。
【００９６】
以上、本発明の具体的な構成について詳述してきたが、これはあくまでも例示に過ぎないのであって、本発明は、上記の記載によって、何等の制約をも受けるものではない。
【００９７】
例えば、ガス導入口５６の真空チャンバ１６内での配置位置は、例示のものに何等限定されるものではなく、樹脂基材１２を間に挟んだ両側に位置するように配置しても良い。
【００９８】
また、その場合には、樹脂基材１２を間に挟んだ一方の側に位置するガス導入口５６を備えた導入ヘッドの構造と、それとは反対側に位置するガス導入口５６を備えた導入ヘッドの構造とを、互いに同一の構造としても良いが、例えば、図６に示されるように、それらの導入ヘッドの構造を互い異なる構造としても良い。なお、図６には、前記第一の実施形態の被膜形成装置に設けられる導入ヘッド５４と、前記第二の実施形態の被膜形成装置に設けられる導入ヘッド６６とを、樹脂基材１２を間に挟んで両側に配置した例を示したが、それらの導入ヘッドの組合せは自由である。また、図６において、８８は、樹脂基材１２を支持する、絶縁体からなる支持板であり、８６は、かかる支持板８８と樹脂基材１２とを共に支持する支持突起である。
【００９９】
さらに、誘導電磁界形成手段は、高周波電流の供給により、真空チャンバ１６内に誘導電磁界を形成可能なものであれば、その構造が、特に限定されるものではない。従って、例えば、金属線材を蛇行させてなる構造のものや、金属製の管体を巻回したり蛇行させてなる構造のもの等、従来より公知の構造のものが、何れも採用可能である。
【０１００】
また、ガス導入手段を構成する第一及び第二のガス導入パイプ５０，５２の各導入ヘッド５４を伸縮可能で且つ曲げ変形可能とする構造も、前記第一の実施形態に示されるものに、何等限定されるものではない。例えば、導入ヘッド５４を、外管と内管とが互いに重ね合わされてなる二重管構造と為す。そして、外管の一部と内管の一部とを、円筒状部分同士にて、それぞれ摺動可能に重ね合わせて、かかる重ね合わせ部分において、伸縮可能な構造を実現する一方、外管の一部と内管の一部とを、内外面が球面とされた部分同士にて、それぞれ摺動可能に重ね合わせて、かかる重ね合わせ部分において、ボールジョイントの如く、自由に曲げ変形可能と為す構造を実現することもできる。
【０１０１】
真空チャンバ１６内に収容された樹脂基材１２を非接触で加熱する非接触型加熱手段も、例示された遠赤外線ヒータの他に、例えば、ハロゲンランプのような近赤外線を発する加熱装置や、樹脂基材１２にマイクロ波を照射して、樹脂基材１２をマイクロ波加熱する装置等（例えば、マグネトロン等）、公知の各種の装置を使用できる。
【０１０３】
真空チャンバ１６内に収容された樹脂基材１２を耐電させる耐電手段も、例示されたバイアス電源４２の他に、イオンビーム照射装置やコロナ帯電ガン等の公知の装置も採用され得る。
【０１０４】
また、樹脂基材１２を帯電させる場合には、必ずしも負に帯電させるとは限らず、例えば、反応ガスの種類によっては、樹脂基材１２を正に帯電させることもある。樹脂基材１２の帯電は、樹脂基材１２の周辺の雰囲気中で、リッチ状態とされるべき反応ガスのイオン（誘導結合プラズマ）が引き寄せるために実施されるものである。従って、そのような反応ガスのイオンの種類に応じて、樹脂基材１２を正や負に帯電するのである。なお、樹脂基材１２を正に帯電させる場合にあっても、前記と同様な理由から、印加する電圧値が、＋５０〜＋６０００Ｖ程度の範囲内の値とされていることが、望ましい。
【０１０５】
さらに、樹脂基材１２を構成する樹脂材料は、ポリカーボネート樹脂以外のアクリル樹脂等の透明な樹脂材料の他、例えば、車両用内装品の形成材料として一般に使用される不透明な樹脂材料や半透明な樹脂材料等も、採用可能である。即ち、被膜１４が形成された樹脂基材１２は、樹脂ガラス１０に、何等限定されるものではない。
【０１０６】
不透明な樹脂材料からなる樹脂基材１２を使用するときの適用品たる車両用内装品としては、センタクラスタ、コンソールアッパ、各種スイッチベース等、耐摩傷性等の様々な耐久性が要求される各種の意匠部品等が例示される。
【０１０７】
また、透明な樹脂材料からなる樹脂基材１２を使用する場合にあっても、その適用部品としては、例示した車両のリヤウインドウの他に、車両のフロントウインドウ、サイドウインドウや、各種のディスプレイや表示部のカバー等がある。
【０１０８】
さらに、本発明に従う被膜形成装置にて形成可能な被膜は、例示したＳｉＯ2 からなる被膜以外に、ＳｉＯＮからなる被膜、或いはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）等の有機材料からなる被膜等も挙げられる。また、かかる被膜形成装置にて形成される被膜は、保護膜以外の用途にも、勿論使用可能である。
【０１０９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０  樹脂ガラス                      １２，１３  樹脂基材
１４  被膜                            １６  真空チャンバ
２８  誘導コイル                      ３２  高周波電源
４０  遠赤外線ヒータ                  ４２  バイアス電源
４６  排気パイプ                      ４８  真空ポンプ
５０  第一のガス導入パイプ            ５２  第二のガス導入パイプ
５４，６６  導入ヘッド                ５６  ガス導入口
５８  蛇腹部                          ７８  第一導入ヘッド
７９  第二導入ヘッド                  ８２  電磁弁
【図１】
0005660862.tif 000002
【図２】
0005660862.tif 000003
【図３】
0005660862.tif 000004
【図４】
0005660862.tif 000005
【図５】
0005660862.tif 000006
【図６】
0005660862.tif 000007