(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空槽内で、プラスチック基板上に、該プラスチック基板よりも硬度の高い有機物ハードコート膜と光学薄膜とを順次形成する方法であって、
前記基板を、前記真空槽内に導入する基板真空槽導入工程と、
前記真空槽内において、オリゴマーおよびポリマー、モノマー、光開始剤、溶剤を混合した蒸着材料有機物を貯留するボートを加熱して前記蒸着材料有機物を蒸発させることで蒸着を行うことにより、前記基板上に、有機物を堆積させて、前記ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と、
該真空蒸着工程と同時にまたは前記真空蒸着工程に連続して、前記ハードコート膜を硬化させる硬化工程と、
該硬化工程で得られたハードコート膜上に、前記真空槽内において、真空中で光学薄膜を堆積させる光学薄膜形成工程と、
該光学薄膜形成工程で得られた光学薄膜上に、表面処理膜を堆積させる表面処理膜形成工程と、
前記該硬化工程で得られたハードコート膜および前記光学薄膜形成工程で得られた光学薄膜が形成された基板を、前記真空槽から大気中に取り出す基板取出工程と、を備えることを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜形成方法に係り、特に、プラスチック基板と、誘電体光学薄膜または吸収膜を含む光学薄膜との密着強度向上、およびプラスチック基板の擦傷防止のための薄膜を、形成可能な薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック基板の表面に誘電体・金属・透明導電体等の薄膜を形成して種々の機能を付与する処理が、一般的に行われている。例えば、カメラ等のレンズ、眼鏡やサングラスのレンズ、ＣＲＴパネル等では、プラスチック基板の表面に反射防止膜等の薄膜を蒸着法、スパッタ法等で形成することが行われている。
【０００３】
このとき、プラスチック基板上に、そのまま光学薄膜を蒸着法、スパッタ法等で成膜した場合、プラスチック基板と光学薄膜との間で、十分な密着強度が得られない。そこで、密着強度を向上させるため、予め、プラスチック基板に、真空チャンバー内でプラズマ処理を施しておき、その後光学薄膜を同じ真空チャンバー中で成膜することにより、基板と光学薄膜との密着強度を向上させる技術が一般的に行われている。
【０００４】
しかし、プラズマ処理を行うこの技術を、代表的なプラスチック基板の一つであるポリメタアクリレートに適用すると、基板が劣化してしまうという問題点がある。ポリメタアクリレートは、「崩壊型ポリマー」、すなわち荷電粒子の照射によって劣化する性質を有するポリマーだからである。また、上記技術をスパッタリング法で光学薄膜を形成して行った場合、基板と光学薄膜との間の密着強度がきわめて弱くなるという問題点がある。
【０００５】
一方、プラスチック基板と光学薄膜との密着強度を向上させる技術として、基板上にハードコート膜を設け、その上に光学膜を蒸着法、スパッタ法等によって成膜する技術も、一般的に行われている。ここで、ハードコート膜とは、一般的に、基板の擦傷防止機能および基板と光学薄膜との密着強度向上機能を有する膜をいい、酸化ケイ素（ＳｉＯ２、ＳｉＯ）等の無機物からなるものと有機物からなるものとに分類される。通常、硬度が低く柔らかいプラスチック基板の擦傷防止のため、基板の硬度よりも高い硬度を有するように形成されている。
【０００６】
上記基板上にハードコート膜を設ける技術としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２、ＳｉＯ）等の無機物が、有機物であるプラスチック基板及び光学薄膜の両者との相性がよいことから、従来、基板上に無機物からなるハードコート膜を、蒸着等のドライプロセスで形成する技術が多用されてきた。しかし、この無機物からなるハードコート膜は、膜厚を厚くするとクラックが生じ易いという問題点があった。
【０００７】
そこで、ハードコート膜として有機物を形成する次のような技術が行われるようになった。すなわち、まず、大気中或いは常圧下で、ディッピング、スピンコート、はけぬり、散霧、印刷等の手段により、ハードコートの原料液を基板上に塗布する塗布工程、溶媒等を蒸発させて固体上又は半固体上にし、予備的に膜の形を決めるセッティング工程、熱硬化、ＵＶ（紫外線）硬化、ＥＢ（電子ビーム）硬化等の硬化工程を順次行い、プラスチック基板上に有機物ハードコート膜を形成する。その後、得られたハードコート付基板を真空チャンバー内に入れ、ハードコートの上に、蒸着またはスパッタリング等により、光学薄膜を形成し、目的とする光学薄膜で被覆されたプラスチック物品を得る。
【０００８】
しかし、この有機物ハードコート膜を形成する技術によると、大気中におけるハードコート膜形成と真空中における光学薄膜形成とを行う必要があり、ウェットプロセスとドライプロセスという２段階のプロセスが必要となるため、工程が複雑で、且つ設備費が大きくなるという問題点があった。
【０００９】
また、ハードコート膜の成膜条件を安定に維持管理することが難しいという問題点があった。例えば、塗布工程、特にその中でもディッピング法による場合、液の濃度、温度、粘度、基板の昇降速度等のコート条件を一定の値に維持することが難しく、その結果、ハードコート膜の膜厚、硬度が安定しにくいという問題点があった。さらに、ハードコート膜が安定しにくいため、ひいては、光学薄膜について、所望の膜厚精度を得られないという問題点も生じていた。また、ＵＶ硬化法を採用する場合は、ＵＶ硬化を大気中で行っているために、酸素を避けるために置換ガスを導入しなければならず、工程が煩雑になる等の問題点があった。一方、プラスチック基板等の表面にハードコート膜を形成して、表面に傷がつき難い眼鏡用レンズ等の製品を製造することが一般的に行われている。この場合にも、ハードコート膜の形成は、通常ディッピング法等により行われており、ハードコート膜の膜厚、硬度が安定しにくいという問題点があった。また、ディッピング法等のウェットプロセスでは、作業の効率があまりよくないという問題点もあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するものであり、本発明の目的は、ドライプロセスのみによる単純化された工程で、真空を破ることなく、有機物ハードコート膜と光学薄膜とを連続して堆積することが可能な薄膜形成方法を提供することにある。本発明の更に他の目的は、安定したコート条件を維持可能で、所望の膜厚精度を維持可能で、膜の硬度の安定化可能なハードコート膜および光学薄膜の薄膜形成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、請求項１に係る発明によれば、真空槽内で、プラスチック基板上に、該プラスチック基板よりも硬度の高い有機物ハードコート膜と光学薄膜とを順次形成する方法であって、前記基板を、前記真空槽内に導入する基板真空槽導入工程と、前記真空槽内において、オリゴマーおよびポリマー、モノマー、光開始剤、溶剤を混合した蒸着材料有機物を貯留するボートを加熱して前記蒸着材料有機物を蒸発させることで蒸着を行うことにより、前記基板上に、有機物を堆積させて、前記ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と、該真空蒸着工程と同時にまたは前記真空蒸着工程に連続して、前記ハードコート膜を硬化させる硬化工程と、該硬化工程で得られたハードコート膜上に、前記真空槽内において、真空中で光学薄膜を堆積させる光学薄膜形成工程と、該光学薄膜形成工程で得られた光学薄膜上に、表面処理膜を堆積させる表面処理膜形成工程と、
前記該硬化工程で得られたハードコート膜および前記光学薄膜形成工程で得られた光学薄膜が形成された基板を、前記真空槽から大気中に取り出す基板取出工程と、を備えることにより解決される。このように、真空蒸着により、プラスチック基板よりも硬度の高いハードコート膜を形成しているので、プラスチック基板の擦傷防止効果を有するハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。また、真空蒸着により、有機物ハードコート膜を形成しているので、クラックが発生し難い有機物ハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。同じ真空槽内で、真空蒸着工程と同時にまたは前記真空蒸着工程に連続して、ハードコート膜の真空蒸着工程と硬化工程とを行うように構成しているので、ドライプロセスによるシンプルな工程で、プラスチック基板上に、基板の擦傷防止のためのハードコート膜を形成することが可能となる。また、真空蒸着によりハードコート膜を形成しているため、膜厚・硬度の安定したハードコート膜を得ることが可能となる。また、同じ真空槽内で、ハードコート膜の真空蒸着工程と光学薄膜形成工程とを行うように構成することにより、ドライプロセスのみによる単純化された工程で、真空を破ることなく、ハードコート膜と光学薄膜とを連続して堆積することが可能となる。さらに、プラスチック基板と光学薄膜との間に、ハードコート膜を形成するので、表面が傷つきにくく、プラスチック基板と光学薄膜との密着強度の高い光学薄膜付基板を得ることが可能となる。また、光学薄膜形成工程で得られた光学薄膜の表面がポーラスで、表面についた汚れが取れ難いものになった場合でも、光学薄膜の上に表面処理膜を形成することにより、薄膜表面についた汚れが取れ易いものとすることが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、プラスチック基板６ａ上に、プラスチック基板６ａよりも硬度の高い有機物ハードコート膜を形成する薄膜形成方法である。この方法は、基板６ａを、真空槽Ｓ２内に導入する基板真空槽導入工程と、真空槽Ｓ２内において、真空中で蒸着することにより、前記基板６ａ上に、有機物を堆積させて、ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と、該真空蒸着工程と同時にまたは前記真空蒸着工程に連続して、前記真空蒸着工程で得られたハードコート膜を硬化させる硬化工程と、該硬化工程で得られたハードコート膜が形成された基板６ａを、前記真空槽Ｓ２から大気中に取り出す基板取出工程と、を順次行う。
【００１３】
この薄膜形成方法は、図６乃至図８に示す次の薄膜形成装置により実施可能である。すなわち、本発明の薄膜形成装置Ｓ２は、真空槽Ｓ２と、該真空槽Ｓ２内に配設された基板６ａを支持可能な基板ホルダ６と、基板６ａ上に有機物を真空蒸着により堆積させる真空槽Ｓ２内に配設されたハードコート膜蒸着手段７と、基板６ａ上に真空蒸着された有機物を硬化可能な硬化手段２５と、を備える。硬化手段２５は、基板ホルダ６に支持された基板６ａに対向するように配設されている。
【００１４】
また、本発明は、プラスチック基板上にハードコート膜と光学薄膜とを順次形成する方法である。この方法は、プラスチック基板６ａを真空槽Ｓ内に導入する基板真空槽導入工程と、前記真空槽Ｓ内において、真空中で蒸着することにより前記基板６ａ上に、有機物を堆積させて前記ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と、該真空蒸着工程で得られたハードコート膜上に、前記真空槽Ｓ内において、真空中で光学薄膜を堆積させる光学薄膜形成工程と、該光学薄膜形成工程で得られたハードコート膜および光学薄膜が形成された基板６ａを、前記真空槽Ｓから大気中に取り出す基板取出工程と、を順次行う。
【００１５】
光学薄膜形成工程は、広義の真空蒸着法、広義のスパッタ法、広義のＣＶＤ法（化学気相成長法）を用いて行うことができる。広義の真空蒸着法としては、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、二元蒸着法、フラッシュ蒸着法、三温度法、分子線エピタキシ法、イオンプレーティング法、レーザ蒸着法、レーザアブレーション法、反応性蒸着法等が挙げられる。また、広義のスパッタリング法としては、２極スパッタ法、マグネトロンスパッタ法、反応性スパッタ法等が挙げられる。広義のＣＶＤ法としては、プラズマＣＶＤ法、高密度プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法等が挙げられる。なお、条件を選定することによって、熱ＣＶＤ法、常圧ＣＶＤ法等を用いることも可能である。
【００１６】
このハードコート膜および光学薄膜を形成する薄膜形成方法は、図１に示す次のハードコート膜および光学薄膜形成装置により実施可能である。すなわち、このハードコート膜および光学薄膜形成装置Ｓは、真空槽Ｓと、該真空槽Ｓ内に配設された基板６ａを支持可能な基板ホルダ６と、前記基板６ａ上に有機物を真空蒸着により堆積させるハードコート膜蒸着手段７と、前記基板６ａ上に光学薄膜を堆積させる光学薄膜堆積手段９、１０と、ハードコート膜蒸着手段７により基板６ａ上に堆積したハードコート膜材料を硬化させる硬化手段２５と、を備える。そして、ハードコート膜蒸着手段７および光学薄膜堆積手段９、１０は、真空槽Ｓ内に、基板６ａに対向するように配設されている。
【００１７】
また、このとき、図４に示すように前記真空槽Ｓ内に、基板６ａ上に表面処理膜を堆積させる表面処理膜形成手段２６が配設されるように構成してもよい。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。本明細書において、ハードコート膜とは、基板の擦傷防止機能を有する膜、または、基板の擦傷防止機能および基板と光学薄膜との密着強度向上機能を有する膜をいう。硬度が低く柔らかいプラスチック基板の擦傷防止のため、基板の硬度よりも高い硬度を有するように形成されている。本例の真空槽としての薄膜形成装置Ｓは、図１に示すように、３槽式の真空蒸着装置からなる。なお、真空槽は、図１のような複数の槽を備えたものに限らず、１槽式のものであってもよい。
【００１９】
薄膜形成装置Ｓは、図１に示すように、各槽ごとにポンプ１５、１７、１９を備えた真空装置であり、大気中から基板ホルダ６を導入し、排気および基板６ａ上へのハードコート膜真空蒸着を行うハードコート膜蒸着室１Ａ、基板６ａ上に光学薄膜を真空蒸着する光学薄膜蒸着室２Ａ、リークおよび基板ホルダ６の大気中への取り出しを行う取出室３を備えている。ハードコート膜蒸着室１Ａと光学薄膜蒸着室２Ａとの間、光学薄膜蒸着室２Ａと取出室３との間は、開閉可能なゲートバルブ４、５により、相互に気密にできるように構成されている。ここで、ハードコート膜蒸着室１Ａと、光学薄膜蒸着室２Ａと、取出室３とを含む光学薄膜形成装置Ｓが、真空槽を形成している。また、光学薄膜形成装置Ｓ外とハードコート膜蒸着室１Ａとの間、ハードコート膜蒸着室１Ａ、光学薄膜蒸着室２Ａ、取出室３における基板ホルダ６の各固定位置の間、取出室３と薄膜形成装置Ｓ外との間で、基板ホルダ６を搬送可能な不図示の搬送機構が設けられている。
【００２０】
ハードコート膜蒸着室１Ａは、鋼製の略直方体からなり、光学薄膜蒸着室２Ａ側の側面には、基板ホルダ６を搬送するためのゲートバルブ４を、ゲートバルブ４と反対側の側面には、基板ホルダ６を装置外から供給するためのゲートバルブ１２を備えている。また、ハードコート膜蒸着室１Ａには、バルブ１４を介してポンプ１５が接続され、また、リークバルブ２０が接続されている。また、ハードコート膜蒸着室１Ａ内には、基板ホルダ６上の基板６ａに対向する位置に、ハードコート膜蒸着手段としてのハードコート膜蒸発源であるボート７が配置されている。
【００２１】
ボートとは、蒸発材料を貯留可能なボート状に成型された容器をいう。ボートに電流を流すことにより、発生した熱で加熱された蒸発材料が蒸発し、蒸着が行われる。この蒸着方式は、直接加熱方式と呼ばれている。本例のボート７としては、モリブデン（Ｍｏ）からなり、ボート状に成型されたものを用いる。なお、Ｍｏの代わりに、タンタル（Ｔａ）またはタングステン（Ｗ）からなるボートを用いてもよい。また、ＭｏまたはＴａまたはＷからなるものの表面にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスコートしてあるもの、あるいは窒化ホウ素（ＢＮ）からなるもの、あるいはＢＮコンポジットからなるものを用いてもよい。また、ボート７は、図示しない電源と接続され、電流が流れるように構成されている。
【００２２】
なお、本例では、ハードコート膜蒸着手段としてボート７を用いているが、これに限定されるものでなく、ボート７の代わりにアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ベリリア（ＢｅＯ）等の高融点酸化物るつぼの周囲にヒータを巻いたものなどの外熱式容器を配設し、外熱法により加熱蒸発可能に構成してもよい。また、高周波誘導加熱により加熱蒸発可能に構成してもよい。電子ビーム蒸着法、フラッシュ蒸着法、イオンプレーティング法等によりハードコート膜を堆積するように構成してもよい。
【００２３】
また、ハードコート膜蒸着室１Ａは、図１に示すように、側面の所定箇所に、窓孔２３が設けられ、この窓孔２３には、石英製の板状体が嵌装されて、石英窓２４が形成されている。この石英窓２４の外側には、硬化手段としてのＵＶ（紫外線）照射装置２５が、石英窓２４を介して、基板ホルダ６上の基板６ａを紫外線照射可能な位置に、配置されている。基板６ａ上に、ボート７からハードコート膜を蒸着した後、このＵＶ照射装置２５でＵＶ照射することにより、基板６ａのハードコート膜を硬化可能に構成されている。なお、本例では、ＵＶ照射装置２５をハードコート膜蒸着室１Ａの外に配設しているが、ハードコート膜蒸着室１Ａ内に配設してもよい。また、本例では、硬化手段としてＵＶ照射装置２５を用いているが、これに限定されず、加熱装置またはＥＢ（電子ビーム）照射装置を用いてもよい。また、特に硬化手段による硬化工程を行わなくても、条件を選定することにより、結果的にハードコート膜を硬化させることができる場合には、硬化手段としての硬化装置を設けないこととしてもよい。
【００２４】
光学薄膜蒸着室２Ａは、鋼性の略直方体からなり、基板ホルダ６上の基板６ａに対向する位置に、光学薄膜堆積手段としての光学薄膜蒸発源であるるつぼ９と、るつぼ９に対して電子線を照射するための電子銃１０と、が配置されている。
【００２５】
光学薄膜堆積手段としてのるつぼ９は、光学薄膜材料を貯留可能な容器である。るつぼ９に隣接する位置には、電子銃１０が配置されている。本例では、光学薄膜として、単層からなる反射防止膜を形成するため、るつぼ９として、単一の槽からなるるつぼを用いるが、多層からなる光学薄膜を形成する場合には、複数の槽を有するるつぼを用いるとよい。この場合には、複数の槽のそれぞれに、異なる材料を貯留しておき、電子銃１０により、各槽内の材料に、所定の順序で電子線を照射することにより、多層膜を形成する。電子銃１０は、電子ビーム蒸着法で一般的に用いられる電子銃からなる。また、光学薄膜蒸着室２Ａの外側には、基板６ａ上に堆積された薄膜の厚さを監視するためのモニタ機構１１が配設されている。光学薄膜蒸着室２Ａには、バルブ１６を介してポンプ１７が接続され、また、リークバルブ２１が接続されている。
【００２６】
取出室３は、鋼製の略直方体からなり、光学薄膜蒸着室２Ａ側の側面には、基板ホルダ６を搬送するためのゲートバルブ５を、ゲートバルブ５と反対側の側面には、基板ホルダ６を装置外へ取り出すためのゲートバルブ１３を備えている。また、取出室３には、バルブ１８を介してポンプ１９が接続され、また、リークバルブ２２が接続されている。
【００２７】
次に、本例の薄膜形成方法で用いる材料について説明する。基板６ａには、プラスチック基板を用いる。具体的には、ポリカーボネート、ジエチレングリコールジアリルカーボネート（商品名：ＣＲ−３９）、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレートコポリマー、セルロースアセテート、ポリエチレンテレフタレート等を用いるが、特に限定されるものではなく、他の光学製品等に用いられる一般的なプラスチック材料を用いることができる。
【００２８】
ハードコート膜の蒸着材料有機物としては、次のオリゴマーおよびポリマー、モノマー、光開始剤、溶剤を適当な割合で混合したものを用いる。オリゴマーおよびポリマーとしては、例えば、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、ポリエーテルアクリレート、ポリメチルメタアクリレート−co−グリシジルメタアクリレート、酸変性アクリレート、ポリブタジエンアクリレート、シリコンアクリレート、アミノプラスト型アクリレート、ビニルエーテル等を用いるが、特に限定されるものではなく、他のオリゴマーおよびポリマーを用いることもできる。
【００２９】
モノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート、メチルメタアクリレート、エチルメタアクリレート、イソプロピルメタアクリレート、n−ブチルメタアクリレート、イソブチルメタアクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタアクリレート、ヒドロキシプローピルアクリレート、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリアミド、ジアセトンアクリルアミド、グリシジルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、1、4−ブタンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジメチルアミノエチルマタクリレート、テトラヒドロフルフリールメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等を用いるが、特に限定されるものではなく、他のモノマーを用いることもできる。
【００３０】
光開始剤としては、例えば、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、メチルベンゾイルフォメート、ベンゾインアルキルエーテル、p−イソプロピル−α−ヒドロキシイソブチルフェノン、α−ヒドロキシイソブチルフェノン、ベンゾイン、p−tert−ブチルトリクロロアセトフェノン、2、2−ジメトキシ―2―フェニルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−エチルアンスラキノン、ジベンゾスバロン、ベンゾフェノンアクリレート、ベンジル、チオキサントン、三級アミン、アゾビスイソブチロニトリル、tert−ジブチルペルオキシド、tert−ブチルヒドロペルオキシド、テトラメチルチウラムジスルフィドを用いるが、特に限定されるものではなく、他の光開始剤を用いることもできる。なお、本例では、後に説明するように、ハードコート膜の硬化工程をＵＶ硬化法により行うため、蒸着材料有機物に光開始剤を添加しているが、硬化工程を熱硬化法、ＥＢ硬化法により行う場合には、光開始剤を添加する必要はない。
【００３１】
溶剤としては、例えば、キシレン、酢酸エチル、ｎ−ブタノール、プロパノール、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸n−ブチル等を用いているが、特に限定されるものではなく、他の一般的な有機溶剤を用いることもできる。溶剤は、蒸着材料の製造、保存、粘性の調整等における取り扱いを容易にするために添加するが、物性、蒸着条件によっては、添加しなくてもよい。なお、ハードコート膜の蒸着材料有機物としては、上に挙げたようなアクリル系以外に、アミノ系、メラニン系、シリコン系等のものも使用可能である。
【００３２】
なお、蒸着材料有機物に含まれる各成分の蒸発速度が大きく異なると、最終的に基板上に形成されたハードコート膜の組成比が、蒸着前の蒸着材料有機物の組成比と、大きく異なってしまう場合がある。このような場合には、オリゴマーおよびポリマー、モノマー、光開始剤等の各成分を別個のボートに入れ、別々に蒸着条件を制御しながら、同時に蒸着してもよい。
【００３３】
本例では、光学薄膜の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）、クロミウム、ＩＴＯ（透明導電層）、ＺｒＯ２（酸化ジルコニウム）、ＳｉＯ２（二酸化けい素）、Ｙ２Ｏ３（酸化イットリウム）、Ｎｂ２Ｏ５（五酸化二ニオブ）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＣｅＯ２（酸化セリウム）、Ｔａ２Ｏ５（五酸化二タンタル）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯ（酸化チタン）、ＴｉＯ２（二酸化チタン）、Ｙｂ２Ｏ３（酸化イッテルビウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＨｆＯ２（二酸化ハフニウム）、ＺｎＳ（硫化亜鉛）等を用いる。但し、これに限定されず、光学薄膜形成の分野において、一般的に用いられる材料を用いることができる。本例によれば、アルミニウム、クロミウムなどの金属、ＩＴＯ等の導電性膜、ＴｉＮ等の吸収膜、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２等の誘電体膜等の光学薄膜が形成される。
【００３４】
次に、本例の薄膜形成装置Ｓを用いた薄膜形成方法の手順について図１に基づき説明する。本例の薄膜形成方法は、ハードコート膜及び光学薄膜を形成する方法であり、基板真空導入工程と、有機物を堆積させる真空蒸着工程と、硬化工程と、光学薄膜形成工程と、基板取出工程と、を備えている。
【００３５】
まず、ゲートバルブ４およびゲートバルブ１３を閉め、ポンプ１７、１９により、光学薄膜蒸着室２Ａおよび取出室３内を排気し、所定の真空度にする。基板ホルダ６に、プラスチック基板６ａをセットする。この基板ホルダ６を、基板搬送機構により、ゲートバルブ１２からハードコート膜蒸着室１Ａ内に供給する。その後、基板真空導入工程を行う。すなわち、ゲートバルブ１２を閉め、ハードコート膜蒸着室１Ａ内をポンプ１５により排気し、所定の真空度にする。
【００３６】
ハードコート膜蒸着室１Ａ内が所定の真空度になったら、基板上に、ハードコート膜材料有機物を蒸着する真空蒸着工程を行う。有機物の真空蒸着工程は、次のように行う。まず、基板ホルダ６とボート７との間に、不図示のシャッタを配置しておく。ボート７に電流を通電し、ボート７に貯留した有機物の蒸発を開始する。有機物の蒸発速度が安定したら、シャッタを開け、基板上に有機物膜を蒸着する。
【００３７】
不図示の水晶膜厚計により、有機物膜が目標とする厚みまで堆積したことが確認されたら、シャッタを閉め、有機物の蒸着を終了する。なお、ハードコート膜の膜厚は、光学式膜厚計、蒸着時間方式膜厚計により確認してもよい。その後、堆積された有機物膜を硬化する硬化工程を行う。本例では、硬化工程は、ＵＶ硬化法により行う。ＵＶ照射装置２５を作動させ、有機物膜が形成された基板上に、所定時間紫外線を照射する。なお、本例では、有機物膜を蒸着する真空蒸着工程を終えた後に、紫外線照射による硬化工程を行っているが、これに限定されず、真空蒸着工程と硬化工程とを同時に行ってもよい。また、条件を選定することにより、真空蒸着後放置によって自然に有機物膜を硬化させることができる場合には、硬化工程として放置工程を行ってもよい。さらに、真空蒸着中に、自然に硬化が進行する場合には、真空蒸着工程と同時に進行する自然硬化が、硬化工程に該当する。
【００３８】
なお、硬化工程として、加熱装置により、基板６ａ薄膜側の面を加熱する熱硬化工程を行ってもよい。ただし、本例で用いるプラスチック基板は、一般に耐熱性が低いので、それぞれのプラスチックの耐熱温度を超えない程度に加熱する。例えば、基板としてポリメチルメタクリレール基板を用いる場合には、基板の温度が７０℃〜８０℃を超えないように加熱する。熱硬化工程は、有機物膜の真空蒸着工程と同時、または、有機物膜の真空蒸着工程を終了した後に行う。
【００３９】
また、硬化工程として、ＥＢ照射装置により、有機物薄膜に電子ビームを照射するＥＢ（電子ビーム）硬化工程を行ってもよい。ＥＢ硬化工程は、有機物膜の真空蒸着工程と同時、または、有機物膜の真空蒸着工程を終了した後に行う。
【００４０】
その後、ゲートバルブ４を開け、基板搬送機構により、基板ホルダ６を、ハードコート膜蒸着室１Ａと同じ真空度に保たれた光学薄膜蒸着室２Ａ内に搬送する。次いで、ゲートバルブ４、５を閉め、光学薄膜形成工程を行う。光学薄膜の蒸着は、次のように行う。電子銃１０を作動させ、電子線ｅをるつぼ９内の光学薄膜材料に照射し、光学薄膜材料の蒸発を開始する。光学薄膜材料の蒸発速度が安定したら、シャッタを開け、基板上に光学薄膜を蒸着する。モニタ機構１１により、光学薄膜が目標とする厚みまで堆積したことが確認されたら、シャッタを閉め、光学薄膜の蒸着を終了し、光学薄膜形成工程を完了する。
【００４１】
次に、ゲートバルブ５を開け、基板搬送機構により、基板ホルダ６を取出室３に搬送する。その後、基板取出工程を行う。すなわち、ゲートバルブ５を閉め、取出室３のリークバルブ２２を開け、取出室３内に大気を導入し、取出室３内の圧力を大気圧に戻す。取出室３内の圧力が略大気圧となったら、ゲート１３を開け、基板搬送機構により、基板ホルダ６を薄膜形成装置Ｓの外に取り出す。以上で、ハードコート膜および光学薄膜の形成を完了する。基板ホルダ６を供給した後蒸着を行い、基板ホルダ６を取り出すという上記手順を繰り返し、プラスチック基板上への真空蒸着工程、光学薄膜形成工程を、連続的に行う。なお、光学薄膜形成工程を、擦傷防止のためのハードコート膜を形成する真空蒸着工程の後に行うのは、擦傷防止効果のある膜を、光学薄膜の外側に形成すると、反射防止膜等の光学薄膜が、光学薄膜としての機能を果たさなくなるからである。
【００４２】
また、レンズ等の製品として使用中に表面に傷が付いた場合、傷がプラスチック基板まで到達しなければ、あまり目立たないため、プラスチック基板への擦傷さえ防止すれば、製品の外観に大きな影響はないからである。つまり、柔らかく厚みのあるプラスチック基板は、傷が付くと目立つが、厚みの薄い光学薄膜に入った傷は、外観的にあまり目立たないので、プラスチック基板のみ擦傷防止のためのハードコート膜で被覆すれば足りるからである。ハードコート膜は、プラスチック基板およびハードコートの材料によっても異なるが、プラスチック基板の擦傷防止可能な硬度、例えば、鉛筆硬度が、２Ｈ以上、４Ｈ以上、６Ｈ以上等の硬度になるように形成する。
【００４３】
以上の本例の薄膜形成方法およびその装置によれば、有機物ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と光学薄膜形成工程との双方を乾式法（ドライプロセス）で行うことができるので、単純でクリーンな製造工程により、プラスチック基板上に、有機物からなるハードコート膜と光学薄膜とを形成することが可能となる。また、本例の薄膜形成方法およびその装置によれば、一つの連続式真空蒸着装置内で、有機物ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と光学薄膜形成工程とを連続的に行うことができるので、プラスチック基板上に、有機物ハードコート膜と光学薄膜とを形成する処理を、短時間で大量に行うことが可能となる。真空蒸着によりハードコート膜を形成しているため、膜厚・硬度の安定したハードコート膜を得ることが可能となる。ひいては、ハードコート膜の上に堆積させた光学薄膜をも膜厚の安定したものとすることが可能となる。
【００４４】
また、真空蒸着により、プラスチック基板よりも硬度の高いハードコート膜を形成しているので、プラスチック基板の擦傷防止効果を有するハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。さらに、真空蒸着により、有機物ハードコート膜を形成しているので、クラックが発生し難い有機物ハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。
【００４５】
また、ハードコート膜蒸着室１Ａの他の例を、図２に示す。本例の薄膜形成方法およびその装置は、図２に示すハードコート膜蒸着室１Ａを備えた装置によっても実施可能である。図２は、図１のボート７の代わりに、ハードコート膜蒸着手段としての原料貯蔵用容器３１と開口３３を配置したものである。図２に示すハードコート膜蒸着手段は、原料貯蔵容器３１と、配管３２と、開口３３とを主要構成要素としている。原料貯蔵用容器３１は、ハードコート膜材料有機物を貯蔵可能な密閉容器であり、薄膜形成装置Ｓの外に配置されている。原料貯蔵用容器３１は、不図示のヒータを備えており、このヒータによって、原料貯蔵容器３１内に貯蔵された有機物が、加熱可能に構成されている。また、原料貯蔵用容器３１には、不図示のポンプが接続されており、容器内を真空・減圧可能に構成されている。この不図示のヒータとポンプとで減圧加熱することによって、液体材料有機物を、原料貯蔵用容器３１内で蒸発させることが可能となる。蒸発した気体有機物は、原料貯蔵用容器３１から吹き出し、基板６ａ上に蒸着する。このとき、原料貯蔵用容器３１内の有機物は、容器内下方（斜線部分）では液体として、容器内上方では気体として存在することとなる。
【００４６】
なお、原料貯蔵用容器３１を複数備えるように構成してもよい。これにより、複数の原料貯蔵容器３１のそれぞれに異なる材料有機物を入れることができる。この場合、複数の原料貯蔵容器３１から、異なる材料を同時に蒸着させて単層複合膜を形成してもよいし、異なる材料を異なるタイミングで蒸着させて、多層膜を形成してもよい。
【００４７】
配管３２は、ハードコート膜蒸着室１Ａの壁面を貫通して、原料貯蔵用容器３１と、ハードコート膜蒸着室１Ａ内とを接続する配管である。配管３２の先端は、広がった開口３３として形成され、開口３３は、基板６ａに対向するように広がっている。開口３３の形状は、漏斗状、皿状、筒状等、いかなる形状であってもよい。また、配管３２には、バルブ３４が設けられている。原料貯蔵容器３１内が減圧加熱され、容器内上方に有機物気体が充満するとき、この配管３２のバルブ３４までの部分にも、有機物気体が充満することとなる。
【００４８】
図２に示すハードコート膜蒸着手段を用いた真空蒸着工程は、図１の薄膜形成方法において、真空蒸着工程の代わりに行うことができる。図２のハードコート膜蒸着手段を用いた有機物の真空蒸着工程は、次のように行う。
【００４９】
原料貯蔵用容器３１には、予め、ハードコート膜の液体材料有機物を貯蔵しておく。その後、不図示のポンプによって、原料貯蔵用容器３１内を真空排気する。これにより、原料貯蔵用容器３１内の液体材料有機物の脱ガスを行うことが可能となる。なお、この脱ガスは、バルブ３４を開けておき、ハードコート膜蒸着室１Ａ内をポンプ１５で真空することによって行うことも可能である。次いで、基板ホルダ６と開口３３との間に、不図示のシャッタを配置しておく。原料貯蔵用容器３１の不図示のヒータを作動させ、内部に貯蔵されたハードコート膜材料有機物を加熱する。これにより、減圧された原料貯蔵容器３１内温度が上昇して有機物が蒸発し、原料貯蔵容器３１内と、バルブ３４までの配管３２が、有機物気体で充満する。その後、原料貯蔵用容器３１内の温度が、所定の温度に達したら、バルブ３４を開く。高温・減圧下の雰囲気により気化した有機物は、配管３２を通って、開口３３から噴出する。
【００５０】
開口３３からの噴出速度が略一定になったら、不図示のシャッタを開け、基板６ａ上に、ハードコート膜材料有機物の蒸着を行う。不図示の水晶膜厚計により、有機物が、所定の厚みに堆積したことを確認したら、不図示のシャッタおよびバルブ３４を閉め、蒸着を完了する。なお、有機物ハードコート膜の膜厚は、光学式膜厚計、蒸着時間方式膜厚計により確認してもよい。
【００５１】
図２のハードコート膜蒸着室１Ａを備えた装置によって実施される薄膜形成方法およびその装置のその他の構成は、本例の図１で説明した構成と同様である。
【００５２】
また、ハードコート膜蒸着室１Ａのさらに他の例を、図３に示す。薄膜形成方法およびその装置は、図３に示すハードコート膜蒸着室１Ａを備えた装置によっても実施可能である。図３は、図１のボート７の代わりに、ハードコート膜蒸着手段としての蒸発気化器３９等を配置したものである。図３に示すハードコート膜蒸着手段は、原料貯蔵容器３１と、導管３５と、液送ポンプ３６と、ノズル３８と、蒸発気化器３９とを主要構成要素としている。
【００５３】
原料貯蔵用容器３１は、ハードコート膜の液体材料有機物を貯蔵可能な密閉容器であり、薄膜形成装置Ｓの外に配置されている。導管３５は、ハードコート膜蒸着室１Ａの壁面を貫通して、原料貯蔵用容器３１とノズル３８とを接続する配管である。導管３５の途中には、液送ポンプ３６とバルブ３７とが設けられている。液送ポンプ３６は、原料貯蔵用容器３１に貯蔵された液体有機物を加圧して液体のままノズル３８に搬送する役割を果たす。
【００５４】
ノズル３８は、液送ポンプ３６によって搬送された液体有機物を、蒸発気化器３９に少量ずつ定量的に連続供給する極細い内径の噴出口である。蒸発気化器３９は、上面に気体噴出口４１が設けられた容器体であり、その底面に、高温加熱可能な蒸発気化部４０が形成されている。また、その側面を貫通して、ノズル３８が固定されている。蒸発気化部４０は、ノズル３８から滴下した液体有機物を急激に加熱して気化させる役割を果たす。気体噴出口４１は、基板ホルダ６に対向するように設けられており、蒸発気化部４０で気化した有機物が基板６ａ側へ進むための開口としての役割を果たす。
【００５５】
図３に示すハードコート膜蒸着手段を用いた真空蒸着工程は、図１の薄膜形成装置Ｓを用いた薄膜形成方法において、真空蒸着工程の代わりに行うことができる。図３のハードコート膜蒸着手段を用いた有機物の真空蒸着工程は、次のように行う。
【００５６】
原料貯蔵用容器３１には、予め、ハードコート膜材料の有機物を貯蔵しておく。また、バルブ３７は閉めておく。まず、基板ホルダ６と気体噴出口４１との間に、不図示のシャッタを配置しておく。蒸発気化部４０を加熱して、所定の温度に保持する。バルブ３７を開け、液送ポンプ３６を作動させ、原料貯蔵用容器３１内の有機物を導管３５を通してノズル３８に導く。有機物液体がノズル３８から蒸発気化部４０に滴下すると、蒸発気化部４０で有機物が気化し、気体噴出口４１を通ってハードコート膜蒸着室１Ａ内に噴出する。噴出スピードが安定したら、不図示のシャッタを開け、気体噴出口４１から噴出した有機物を基板６ａ上に堆積させ、有機物の蒸着を行う。
【００５７】
不図示の水晶膜厚計により、有機物が、所定の厚みに堆積したことを確認したら、不図示のシャッタおよびバルブ３７を閉め、液送ポンプ３６を止めて、蒸着を完了する。なお、有機物ハードコート膜の膜厚は、光学式膜厚計、蒸着時間方式膜厚計により確認してもよい。図３のハードコート膜蒸着室１Ａを備えた装置によって実施される薄膜形成方法およびその装置のその他の構成は、本例の図１の構成と同様であるので省略する。
【００５８】
なお、図１の取出室３の代わりに、図４で示すように、表面処理膜形成手段としてのボート２６を配置した取出室３としてもよい。このボート２６は、モリブデン製からなり、図示しない電源と接続され、電流による直接加熱方式で、ボート２６内に貯蔵した表面処理剤を蒸着可能に形成されている。表面処理膜は、この表面処理剤が基板６ａ上に堆積されることにより形成される。本例では、表面処理剤として、液状の防汚剤を使用する。防汚剤２７としては、光学薄膜表面処理に一般的に用いられるパーフルオロアルキルシラン等の防汚剤が用いられる。この液状の防汚剤は、多孔性タブレット２７に含浸され、この多孔性タブレット２７が、ボート２６上に載置される。
【００５９】
なお、表面処理剤として、他の防汚剤、撥水剤、撥油剤を用いてもよい。また、液状のものに限らず、固体のものを用いてもよい。多孔性タブレット２７に含浸させずに、液状の防汚剤、撥水剤、撥油剤等を直接ボート２６に貯留してもよい。表面処理膜形成手段としては、通電式のボート２６を用いた蒸着装置に限定されず、外熱法蒸着装置、高周波誘導加熱による蒸着装置、電子ビーム蒸着装置、フラッシュ蒸着装置、イオンプレーティング装置等を用いてもよい。また、図２の原料貯蔵用容器を用いた方式、図３の蒸発気化器３９を用いた方式で蒸着してもよい。
【００６０】
図４に示す薄膜形成装置Ｓを用いてハードコート膜、光学薄膜、表面処理膜を形成する方法について説明する。まず、図１に係る薄膜形成装置Ｓを用いた薄膜形成方法と同様に、基板真空導入工程と、有機物を堆積させる真空蒸着工程と、硬化工程と、光学薄膜形成工程を行う。その後、ゲートバルブ５を開け、基板搬送機構により、基板ホルダ６を取出室３に搬送し、基板上に、表面処理剤である防汚剤を蒸着する表面処理膜形成工程を行う。表面処理膜形成工程は、次のように行う。ボート２６の上に、予め、液状の防汚剤を含浸させた多孔性タブレット２７を載せておく。基板ホルダ６とボート２６との間に、不図示のシャッタを配置しておく。ボート２６に電流を通電し、ボート２６上に載せた防汚剤の蒸発を開始する。防汚剤の蒸発速度が安定したら、シャッタを開け、基板６ａ上に表面処理膜としての防汚膜を蒸着する。
【００６１】
不図示の水晶膜厚計により、防汚膜が目標とする厚みに堆積したことが確認されたら、シャッタを閉め、防汚膜の蒸着を終了する。なお、防汚膜の膜厚は、光学式膜厚計、蒸着時間方式膜厚計により確認してもよい。その後、ゲートバルブ５を閉め、リークバルブ２２を開けて取出室３内を大気圧に戻した後、ゲート１３から基板ホルダ６を薄膜形成装置Ｓの外に取り出す。以上で、薄膜形成方法の各工程を完了する。基板ホルダ６を供給した後蒸着を行い、基板ホルダ６を取り出すという上記手順を繰り返し、プラスチック基板上へのハードコート膜、光学薄膜、表面処理膜形成工程を、連続的に行う。
【００６２】
以上の図４に示す薄膜形成装置Ｓを用いた薄膜形成方法によれば、防汚膜、撥水膜、撥油膜等を形成する表面処理膜形成工程を行っているので、光学薄膜形成工程で得られた光学薄膜の表面がポーラスになった場合でも、薄膜表面についた汚れが取れ易いものとすることが可能となる。すなわち、本例の薄膜形成方法では、プラスチック基板を用いているため、光学薄膜工程では、基板温度を高くすることができず、光学薄膜の緻密さが充分得られない場合がある。この場合には、得られた薄膜付き基板は、薄膜表面がポーラスになって、汚れがつくと取れ難い製品となってしまう。本例では、ドライプロセスによる光学薄膜形成工程後に、撥水、撥油、防汚効果のある表面処理膜形成工程を行っているため、表面に汚れがつき難い製品を供給することができ、ついた汚れが取れ難いという問題点を解決することが可能となるのである。
【００６３】
（実施例２）次に、本発明の他の実施例について説明する。本例では、上記実施例１と同様の構成には、同じ符号を付している。上記実施例１と同様の構成については、説明を省略する。本例は、プラスチック基板上にハードコート膜、光学薄膜を堆積する薄膜形成方法及びその装置の他の例である。本例の薄膜形成装置を、図５に示す。図５に示す薄膜形成装置Ｓは、蒸着室２Ｂに、ハードコート膜蒸着手段としてのボート７と、光学薄膜堆積手段としてのるつぼ９、電子銃１０とを備えている。以下、図５に示す薄膜形成装置Ｓと、薄膜形成装置Ｓを用いた薄膜形成方法について説明する。
【００６４】
図５の薄膜形成装置Ｓは、各槽ごとにポンプ１５、１７、１９を備えた真空装置であり、大気中から基板ホルダ６を導入し、排気・前処理を行う供給室１Ｂ、基板ホルダ６に支持された基板６ａ上に薄膜を真空蒸着する蒸着室２Ｂ、後処理・リーク・基板ホルダ６の大気中への取り出しを行う取出室３を備えている。供給室１Ｂと蒸着室２Ｂとの間、蒸着室２Ｂと取出室３との間は、開閉可能なゲートバルブ４、５により、それぞれ相互に気密にできるように構成されている。また、基板ホルダ６を搬送可能な不図示の搬送機構が設けられている点は、実施例１に係る図１の薄膜形成装置Ｓと同様である。
【００６５】
供給室１Ｂは、ハードコート膜蒸着手段および硬化手段を備えない点を除いては、実施例１に係る図１のハードコート膜蒸着室１Ａと同様の構成である。
【００６６】
蒸着室２Ｂには、ハードコート膜蒸着手段としてのボート７と、光学薄膜堆積手段としてのるつぼ９と、るつぼ９に対して電子線を照射するための電子銃１０と、が配置されている。
【００６７】
また、蒸着室２Ｂは、図５に示すように、側面所定箇所の窓孔２３に、石英製板状体の石英窓２４が嵌装されている。この石英窓２４の外側には、硬化手段としてのＵＶ（紫外線）照射装置２５が、石英窓２４を介して、基板ホルダ６上の基板６ａを紫外線照射可能な位置に、配置されている。なお、本例では、ＵＶ照射装置２５を蒸着室２Ｂの外に配設しているが、蒸着室２Ｂ内に配設してもよい。また、本例では、硬化手段としてＵＶ照射装置２５を用いているが、これに限定されず、加熱装置またはＥＢ（電子ビーム）照射装置を用いてもよい。ボート７、るつぼ９、電子銃１０、ＵＶ照射装置２５の構成は、実施例１に係る図１のそれぞれの構成と同様である。また、蒸着室２Ｂのその他の構成は、実施例１に係る図１の光学薄膜蒸着室２Ａの構成と同様である。
【００６８】
また、取出室３の構成は、実施例１に係る図１の取出室３の構成と同様である。
【００６９】
次に、本例の薄膜形成方法の手順について図５に基づき説明する。本例の薄膜形成方法は、基板真空導入工程と、有機物を堆積させる真空蒸着工程と、硬化工程と、光学薄膜形成工程と、基板取出工程と、を備えている。
【００７０】
まず、ゲートバルブ４、ゲートバルブ１３を閉め、ポンプ１７、１９により、蒸着室２Ｂ、取出室３内を排気し、所定真空度にする。プラスチック基板６ａをセットした基板ホルダ６を、基板搬送機構で、ゲートバルブ１２から供給室１Ｂ内に供給する。ゲートバルブ１２を閉め、供給室１Ｂ内をポンプ１５で排気し、所定真空度にする。所定真空度に達したら、基板真空導入工程を行う。すなわち、ゲートバルブ４を開け、基板搬送機構で、基板ホルダ６を所定真空度に保たれた蒸着室２Ｂ内に搬送する。
【００７１】
その後、ゲートバルブ４、５を閉め、基板上に、ハードコート膜材料有機物を蒸着する真空蒸着工程を行う。有機物の真空蒸着工程は、上記実施例１と同様の手順で行う。その後、この真空蒸着工程で形成された有機物ハードコート膜を硬化する硬化工程を、上記実施例１と同様の手順で行う。引き続いて、光学薄膜形成工程を行う。光学薄膜形成工程は、上記実施例１と同様の手順で行う。
【００７２】
次に、基板取出工程を行う。すなわち、ゲートバルブ５を開け、基板搬送機構により、基板ホルダ６を取出室３に搬送する。ゲートバルブ５を閉め、リークバルブ２２を開けて、取出室３内の圧力を大気圧に戻す。取出室３内が略大気圧となったら、ゲート１３を開け、基板ホルダ６を薄膜形成装置Ｓの外に取り出し、ハードコート膜および光学薄膜の形成を完了する。基板ホルダ６を供給した後蒸着を行い、基板ホルダ６を取り出すという上記手順を繰り返し、プラスチック基板上への真空蒸着工程および光学薄膜形成工程を、連続的に行う。
【００７３】
なお、本例では、薄膜形成装置Ｓを、３槽式の連続式真空蒸着装置から構成しているが、これに限定されるものでなく、図５の蒸着室２Ｂのみからなる１槽式のバッチ式真空蒸着装置から構成してもよい。この場合には、バッチ式蒸着装置内に基板ホルダ６を供給し、ポンプ１７により装置内を減圧する基板真空導入工程を行い、その後真空蒸着工程および光学薄膜形成工程を行う。その後、リークバルブ２１を開けて、装置内を大気圧に戻し、基板ホルダ６を取り出す基板取出工程を行う。
【００７４】
（実施例３）次に、本発明のさらに他の実施例について説明する。本例では、上記実施例１、２と同様の構成には、同じ符号を付している。上記実施例１、２と同様の構成については、説明を省略する。本例は、プラスチック基板上にハードコート膜を堆積する場合の薄膜形成方法およびその装置の例である。本例の真空槽としての薄膜形成装置Ｓ２は、図６に示すように、バッチ式の真空蒸着装置からなる。なお、真空槽は、図６のような１槽式のものに限られず、複数のチャンバを備えたものであってもよい。薄膜形成装置Ｓ２は、図６に示すように、基板ホルダ６、ボート７、ポンプ１７を備えた真空槽である。るつぼ９、電子銃１０、ゲートバルブ４、５を備えない点を除いては、図５に示す上記実施例２の蒸着室２Ｂと同様の構成である。
【００７５】
本例の薄膜形成方法で用いる材料について説明する。基板６ａには、プラスチック基板を用いる。具体的には、上記実施例１で具体的に列挙したものを用いる。また、ハードコート膜蒸着材料の有機物としては、上記実施例１で説明したと同様に、オリゴマーおよびポリマー、モノマー、光開始剤、溶剤を適当な割合で混合したものを用いる。
【００７６】
次に、本例の薄膜形成装置Ｓ２を用いた薄膜形成方法の手順について図６に基づき説明する。本例の薄膜形成方法は、蒸着材料導入工程と、基板真空槽導入工程と、減圧工程と、有機物を堆積させる真空蒸着工程と、硬化工程と、基板取出工程と、を備えている。
【００７７】
まず、蒸着材料導入工程を行う。るつぼ６に、有機物からなる蒸着材料を入れる。ついで、基板真空槽導入工程を行う。この工程では、まず基板ホルダ６に、プラスチック基板６ａをセットする。薄膜形成装置Ｓ２の不図示の蓋を開け、装置Ｓ２内に、基板ホルダ６をセットする。次に、減圧工程を行う。この工程では、不図示の蓋を閉め、ポンプ１７により、装置Ｓ２内を排気し、所定の真空度にする。
【００７８】
装置Ｓ２内が所定の真空度になったら、基板６ａ上に、ハードコート膜材料である有機物を蒸着する真空蒸着工程を行う。有機物の真空蒸着工程は、上記実施例１と同様の手順により行う。ハードコート膜の蒸着を終了した後、形成されたハードコート膜を硬化する硬化工程を行う。硬化工程は、上記実施例１と同様の手順により行う。なお、条件を選定することにより、真空蒸着後放置によって自然に有機物膜を硬化させることができる場合には、硬化工程として放置工程を行ってもよい。さらに、真空蒸着中に、自然に硬化が進行する場合には、真空蒸着工程と同時に進行する自然硬化が、硬化工程に該当する。
【００７９】
次に、リークバルブ１６を開け、装置Ｓ２内に大気を導入し、装置Ｓ２内の圧力を大気圧に戻す。装置Ｓ２内の圧力が略大気圧となったら、不図示の蓋を開け、基板ホルダ６を装置Ｓ２の外に取り出す基板取出工程を行う。以上で、ハードコート膜の形成を完了する。ハードコート膜は、プラスチック基板およびハードコートの材料によっても異なるが、プラスチック基板の擦傷防止可能な硬度、例えば、鉛筆硬度が、２Ｈ以上、４Ｈ以上、６Ｈ以上等の硬度になるように形成する。
【００８０】
以上の本例の薄膜形成方法およびその装置によれば、有機物ハードコート膜を乾式法で形成することができるので、単純でクリーンな製造工程により、プラスチック基板上に、有機物からなるハードコート膜を形成することが可能となる。また、真空蒸着によりハードコート膜を形成しているため、膜厚・硬度の安定したハードコート膜を得ることが可能となる。したがって、表面の擦傷防止効果のあるハードコート膜付の眼鏡等を、高品質なものとすることが可能となる。また、真空蒸着により、プラスチック基板よりも硬度の高いハードコート膜を形成しているので、プラスチック基板の擦傷防止効果を有するハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。さらに、真空蒸着により、有機物ハードコート膜を形成しているので、クラックが発生し難い有機物ハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。
【００８１】
なお、本例では、薄膜形成装置Ｓ２を、１槽式のバッチ式真空蒸着装置から構成しているが、これに限定されるものでなく、図６の薄膜形成装置Ｓ２の両側に、基板ホルダ供給室と基板ホルダ取出室を備えた図５に示すような３槽式の連続式真空蒸着装置から構成してもよい。すなわち、図５において、るつぼ９と電子銃１０とを備えないように構成するとよい。
【００８２】
また、薄膜形成装置Ｓ２の他の例を、図７に示す。薄膜形成方法および装置は、図７に示す薄膜形成装置Ｓ２によっても実施可能である。図７は、図６のボート７の代わりに、ハードコート膜蒸着手段としての原料貯蔵用容器３１に接続された開口３３を配置したものである。図７のハードコート膜蒸着手段である原料貯蔵容器３１、配管３２、開口３３、バルブ３４の構成およびこれらの構成を用いた有機物の真空蒸着工程については、上記実施例１における図２の説明と同様であるので、省略する。
【００８３】
また、薄膜形成装置Ｓ２のさらに他の例を、図８に示す。薄膜形成方法および装置は、図８に示す薄膜形成装置Ｓ２によっても実施可能である。図８は、図６のボート７の代わりに、ハードコート膜蒸着手段としての蒸発気化器３９を配置したものである。図８のハードコート膜蒸着手段である原料貯蔵容器３１、導管３５、液送ポンプ３６、ノズル３８、蒸発気化器３９等の構成およびこれらの構成を用いた有機物の真空蒸着工程については、上記実施例１における図３の説明と同様であるので、省略する。
【００８４】
（具体的実施例１）本例では、図１に示す薄膜形成装置Ｓを用いて、プラスチック基板上にハードコート膜および光学薄膜の一例としての反射防止膜を形成した。本例の薄膜形成装置Ｓとしては、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製からなるものを用いた。また、ボート７として、モリブデン製ボートを用いた。プラスチック基板６ａとしては、ポリメチルメタクリレート基板（三菱レイヨン株式会社製）アクリペットＶＨ（以降ＰＭＭＡと表記する）を用いた。
【００８５】
基板６ａを基板ホルダ６にセットし、ハードコート剤をボート７に入れ、反射防止膜原料であるＳｉＯ２とＺｒＯ２とを別々のるつぼ９に入れた。その後、上記実施例１と同様の手順により、基板真空導入工程と、有機物を堆積させる真空蒸着工程を行った。なお、このときボート７は、約４００℃まで昇温させた。その後、薄膜形成装置Ｓの外に設置されたＵＶ照射装置２５としての高圧水銀ランプ（ＨＬ４００ＤＬ／Ｈ／Ｓ−１、４００Ｗ：ウシオ電機株式会社社製）から、石英窓２４を通して、ハードコート原料が蒸着された基板６ａに、光を４秒照射し、硬化工程を行った。
【００８６】
その後、ＳｉＯ２を貯留するるつぼ９とＺｒＯ２を貯留するるつぼ９とに、電子銃１０から交互に電子線ｅを照射し、ＳｉＯ２とＺｒＯ２の５層の交互層からなる反射防止膜を形成し、光学薄膜形成工程を行った。以上のようにして、ハードコート膜と、光学薄膜としての反射防止膜とが形成された基板６ａを得た。
【００８７】
得られたハードコート膜と反射防止膜とが形成された基板６ａについて、薄膜の密着性テストを行った。この密着性テストは、試料となる基板の表面を、１ｍｍ間隔で１００目クロスカットし、その上に、セロハン粘着テープ（商品名：セロテープ、ニチバン株式会社製）を貼り、その後、そのセロハン粘着テープを剥離した。セロハン粘着テープ貼りと剥離との動作を１セットとして行い、その都度、１００目のうちセロハン粘着テープにより剥がれなかった目の数（残数）を数えた。前記１セットの動作と、残数を数える動作とを３回行ったところ、結果は３回とも１００／１００であり、すべての目が剥がれずに残っていた。以上のように、本例のハードコート膜および光学薄膜形成方法によれば、密着性の良好なハードコート膜および光学薄膜が得られることが分かった。
【００８８】
また、得られたハードコート膜と反射防止膜とが形成された基板６ａ上の各層の屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ）および各層の膜厚（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）を表１
【００８９】
【表１】
0003749435.tif 000002
【００９０】
に示す。なお、Ａｉｒは、大気の反射率を、１〜５は、５層に形成された反射防止膜の各層を、６の「ＨＣ」は、ハードコート膜を、「Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ」は、基板６ａを示す。また、図９は、得られたハードコート膜と反射防止膜とが形成された基板６ａの各波長における反射率を示す図である。この表１および図９の結果より、得られたハードコート膜と反射防止膜とが形成された基板６ａは、表面の反射防止効果が十分であることが分かった。
【００９１】
（具体的実施例２）本例では、図４に示す薄膜形成装置Ｓ２を用いて、プラスチック基板上にハードコート膜を形成した。本例の薄膜形成装置Ｓ２としては、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製からなるものを用いた。また、図４のポンプ１７として、ドライポンプ（ドライバック  １００Ｐ：ライボルト社製）１７ａ、メカニカルブースターポンプ（ＷＳ５０１：ライボルト社製）１７ｂ、ターボ分子ポンプ（ＴＧ  ３４００ＶＷ：大阪真空社製）１７ｃの３つを用いた。また、ボート７として、モリブデン製ボートを用いた。プラスチック基板６ａとしては、ポリメチルメタクリレート基板（三菱レイヨン株式会社製）アクリペットＶＨ（以降ＰＭＭＡと表記する）を用いた。
【００９２】
基板６ａをセットした基板ホルダ６を装置Ｓ２に設置しハードコート剤を、ボート７に入れて、不図示の蓋を閉め、ポンプ１７ａ〜ｃを作動させ、装置Ｓ２内を所定の真空度になるように排気した。所定の真空度に達したところで、ボート７を加熱して約４００℃まで昇温させ、ボート７内のハードコート膜材料を基板６ａ上に蒸着する真空蒸着工程を行った。モニタ機構１１で、基板６ａ上のハードコート膜材料の堆積を監視し、所定の厚みまで、ハードコート膜材料が堆積したところで、ボート７の加熱を止め、蒸着を終了した。その後、装置Ｓ２の外に設置されたＵＶ照射装置２５としての高圧水銀ランプ（ＨＬ４００ＤＬ／Ｈ／Ｓ−１、４００Ｗ：ウシオ電機株式会社社製）から、石英窓２４を通して、ハードコート膜材料が蒸着された基板６ａに、光を４秒照射し、硬化工程を行った。
【００９３】
その後、装置Ｓ２中を大気圧に戻し、基板６ａを大気中に取出し、ハードコート膜が形成された基板を得た。得られたハードコート膜が形成された基板について、鉛筆硬度を測定したところ、６Ｈであった。また、屈折率は１．５４であり、物理膜厚は１μｍであった。以上のように、本例の薄膜形成方法によれば、表面の硬度の高いハードコート膜が得られることが分かった。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プラスチック基板上にハードコート膜と光学薄膜とを順次形成する方法であって、同じ真空槽内で、ハードコート膜の真空蒸着工程と光学薄膜形成工程とを行うように構成しているので、ドライプロセスのみによる単純化された工程で、真空を破ることなく、ハードコート膜と光学薄膜とを連続して堆積することが可能となる。また、同じ真空槽内で、ハードコート膜を形成する真空蒸着工程と同時または前記真空蒸着工程に連続して、硬化工程を行うように構成しているので、ドライプロセスによるシンプルな工程で、プラスチック基板上に、基板の擦傷防止のためのハードコート膜を形成することが可能となる。また、真空蒸着によりハードコート膜を形成しているため、膜厚・硬度の安定したハードコート膜を得ることが可能となる。また、真空蒸着により、プラスチック基板よりも硬度の高いハードコート膜を形成しているので、プラスチック基板の擦傷防止効果を有するハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。また、真空蒸着により、有機物ハードコート膜を形成しているので、クラックが発生し難い有機物ハードコートを、ドライプロセスによるシンプルかつクリーンな方法で、形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係る薄膜形成装置の概略説明図である。
【図２】  図１のハードコート膜蒸着室の他の例を示す概略説明図である。
【図３】  図１のハードコート膜蒸着室のさらに他の例を示す概略説明図である。
【図４】  本発明のさらに他の実施例に係る薄膜形成装置の概略説明図である。
【図５】  本発明の他の実施例に係る薄膜形成装置の概略説明図である。
【図６】  本発明の他の実施例に係る薄膜形成装置の概略説明図である。
【図７】  本発明の他の実施例に係る薄膜形成装置の概略説明図である。
【図８】  本発明の他の実施例に係る薄膜形成装置の概略説明図である。
【図９】  本発明の具体的実施例により、ハードコート膜と反射防止膜とが形成された基板の各波長における反射率を示す図である。
【符号の説明】
Ｓ、Ｓ２  薄膜形成装置
１Ａ  ハードコート膜蒸着室
１Ｂ  供給室
２Ａ  光学薄膜蒸着室
２Ｂ  蒸着室
３  取出室
４、５、１２、１３  ゲートバルブ
６  基板ホルダ
６ａ  基板
７、２６  ボート
８  ハードコート膜材料
９  るつぼ
１０  電子銃
１１  モニタ機構
１４、１６、１８、３４、３７  バルブ
１５、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１９  ポンプ
２０、２１、２２  リークバルブ
２３  窓孔
２４  石英窓
２５  ＵＶ（紫外線）照射装置
２７  多孔性タブレット
３１  原料貯蔵用容器
３２  配管
３３  開口
３５  導管
３６  液送ポンプ
３８  ノズル
３９  蒸発気化器
４０  蒸発気化部
４１  気体噴出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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