(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程を順次に行うことを特徴とするレーザ蒸着法による多層反射膜の製造方法。
＜１＞基板表面に、ポリシロキサンのレーザ蒸着を行う。
＜２＞熱処理して平滑な膜を形成する。
＜３＞酸素ラジカルを導入してポリシロキサンのレーザ蒸着を行い平坦で硬質な膜を形成する。
＜４＞以上により形成した下地膜の上にアルミニウム膜を真空蒸着する。
＜５＞酸素ラジカルを導入してポリシロキサンのレーザ蒸着を行い硬化物保護膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ蒸着法による反射膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来より、レーザ光等の光の反射のための反射膜としてアルミニウム（Ａｌ）を用いることが有効であるとして、各種の膜構成からなる多層反射膜が検討されてきている。
このアルミニウム（Ａｌ）を用いた反射膜としては、たとえば実用的技術として、プラスチック基板の上にアクリル樹脂を塗装し、これを紫外線（ＵＶ）照射によって硬化させ、さらに熱風処理して高分子下地膜とし、この上にアルミニウム反射膜を蒸着法により成膜し、最後に、表面層として透明アクリル樹脂を塗装して保護膜を配設したものが提案されている。この反射膜については、基板としてプラスチックという樹脂を用いることができ、しかもその製造工程も比較的簡便なものであることが知られている。
【０００３】
しかしながら、この従来の反射膜の構成とその製造法には大きな問題があった。まず第１には、プラスチック基板に対して樹脂塗装によって下地膜を形成する場合、基板表面は平滑でないため、基板表面と塗装膜との間の密着度はあまり高くなく、衝撃や、反射膜としての使用時の光反射にともなう熱による界面劣化が生じやすく、剥離しやすいという問題があった。同様のことは、この下地膜とアルミニウム（Ａｌ）反射膜との間でも避けられないという問題があった。
【０００４】
そして、第２には、アルミニウム反射膜の上に配設する保護膜としての透明樹脂膜についてもアルミニウム反射膜との間の密着強度に問題があるばかりか、樹脂膜であることにおいて耐摩耗性、耐熱性に大きな問題があり、さらに、反射膜の使用時の熱による劣化が避けられないという点が重大な課題となっていた。
以上のような問題に対し、たとえば樹脂膜の成膜を塗装法ではなく、気相蒸着法に代えることが考えられるが、その成膜効率や成膜の均一性、さらには成膜組織の緻密性や基板密着性等の点において実用的には多くの難点があり、表面保護膜についても、樹脂膜であることにおいて耐熱性、耐候性、耐久性等の点で難点があった。
【０００５】
そこでこの発明は、以上のような従来技術の問題点を解消し、レーザ光等の反射膜として密着強度、耐熱性、耐久性等に優れ、しかも生産性も良好な、新しいアルミニウム多層反射膜の製造方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記のとおりの課題を解決するものとして、次の工程を順次に行うことを特徴とするレーザ蒸着法による多層反射膜の製造方法を提供する。
＜１＞基板表面に、ポリシロキサンのレーザ蒸着を行う。
＜２＞熱処理して平滑な膜を形成する。
＜３＞酸素ラジカルを導入してポリシロキサンのレーザ蒸着を行い平坦で硬質な膜を形成する。
＜４＞以上により形成した下地膜の上にアルミニウム膜を真空蒸着する。
＜５＞酸素ラジカルを導入してポリシロキサンのレーザ蒸着を行い硬化物保護膜を形成する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明は、上記のとおりレーザ蒸着によって下地膜としての高分子膜の成膜と、表面保護膜としての硬化物保護膜を形成することを本質的な特徴としている。
図１は、この発明の工程を示したものである。図１のレ−ザ蒸着の工程が、従来例においてはアクリル樹脂塗装などの手法により行われているものである。
【０００９】
すなわち、この図１にも示されているように、下地としての樹脂基板、たとえばポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド等の各種の系統の樹脂から、あるいはさらに金属や、複合材等から、目的、用途に応じて選ばれた平板状、あるいは球面状、非球面状の基板に対し、レーザ蒸着によって高分子下地膜を形成する。
【００１０】
この際の高分子下地膜についても、レーザ蒸着のための原料としては、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリレート、ポリシロキサン等の各種の系統のものが用いられる。
下地膜のレーザ蒸着による形成後には、アルミニウムを蒸着して反射膜を形成する。
【００１１】
さらに続いて、ポリシロキサンを原料とするレーザ蒸着によって高分子硬化物保護膜を形成する。
以上の工程における下地膜の形成に関しては、粗面樹脂基板上に、平坦化された硬質の下地膜を単一の膜で実現するのは非常に困難であることから、多層膜構造の下地膜として、同一の装置を用いて傾斜機能的に形成する方法が有効でもある。すなわち、たとえば表面粗さを持つ非球面樹脂基板（大きな凹凸を有する）に、組成の異なる高分子を段階的にレ−ザ蒸着することによって、最初はリフロ−性を持つ高分子膜を形成し、次第に膜の硬度を高くしていき、傾斜機能高分子膜による光学平滑化された下地膜を形成する。成膜後はアニールしておくことも有効である。
【００１２】
なお、この発明では、下地膜をポリシロキサンのレーザ蒸着によって形成することが、さらに具体的態様の一つとして推奨される。
このポリシロキサンの場合には、レーザ蒸着してリフロー性のある膜をまず形成し、次いで酸素ラジカルを導入しつつレーザ蒸着することで硬質の膜を堆積することである。これによって傾斜機能的な下地膜が形成されることになる。
【００１３】
もちろん、この他には様々な態様が可能である。
また、保護膜としての硬化物膜の形成はこの発明の方法の大きな特徴の一つであるが、この方法は、ターゲットとしてのポリシロキサンが、酸素ラジカルの存在下でのレーザ蒸着によって、硬質で、緻密な組織の、より高い分子量の高分子を生成し、さらには無機質としての物性を持つシリコン酸化物を主とする膜を生成することを可能とするとのこの発明の発明者による重要な知見に基づいている。
【００１４】
下地膜、アルミニウム反射膜、そして硬化物保護膜についてはその厚みに特に制約はない。通常は、各々、数百Å〜数千Åの範囲で、さらに必要があればより厚膜として形成することができる。
以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
【実施例】
（実施例１）
ポリシロキサンを用いて、非球面状の曲面を持つ耐熱性ポリカーボネート樹脂基板に対し、レ−ザ蒸着を行った。成膜条件としては、基板温度は室温として、レ−ザ出力：５−１０Ｗでポリシロキサン原料を加熱蒸発させて、真空圧において蒸着させた。
【００１６】
ポリシロキサン原料は、比較的蒸発温度が低いため、他の樹脂原料に比べて大きな堆積速度（２００〜３００ｎｍ／ｍｉｎ）が得られている。得られた膜は、対基板密着性や、耐候・耐湿性は良好であったが、膜強度が必ずしも充分でなく、比較的軟らかい膜で、この膜について熱処理を施した場合、膜は原料とほぼ同じ温度で軟化し、耐熱性は有していなかった。また、実際にポリシロキサンを反射鏡下地膜形成に応用した場合、下地基板表面が平坦でないと、レ−ザ蒸着のみによって形成された膜は、下地基板の凹凸を大きく反映し、表面の平坦化が難しくなることも確認された。そこでレ−ザ蒸着後に熱処理（軟化温度）を行って、膜を軟化させた。これはリフロ−性が非常によいことを利用するものである。この様子を、下地基板として凹凸を模擬した基板を用いて示したものが、図２のポリシロキサンのレ−ザ蒸着後（熱処理前）の膜の断面写真であり、図３の熱処理後の膜の断面写真である。リフロ−性のよいことがわかる。したがって、実際に基板表面が平坦でない、すなわち、粗面を持った基板上にこのリフロ−性のよい膜を形成し、熱処理を施すことによってダウンフロ−させ、平滑な膜を形成することができる。
【００１７】
次いでこの熱処理後の膜の上に、酸素ラジカルを導入してポリシロキサンのレ−ザ蒸着を行い、平坦で硬質な膜を形成した。この際の酸素ラジカルの導入によるレーザ蒸着については、後述の実施例３に示した装置と方法とによって実施することができる。この蒸着によって、高い分子量の硬質膜が得られ、４００℃以上に加熱しても変化はなく、硬質で耐熱性を有し、しかも表面平坦性に優れた下地膜が得られた。
【００１８】
このように、ポリシロキサンのレ−ザ蒸着時の酸素ラジカルの注入量を制御することによって、傾斜機能的に膜を作製し、凹凸を持つ粗面基板に平坦な下地膜を形成することができる。
次に、得られた下地膜の上に反射膜としてのアルミニウム（Ａｌ）膜を、公知の真空蒸着法によって成膜した。このアルミニウム反射膜の生成は、レーザ蒸着における装置本体を共用し、レーザ照射に代えて、加熱抵抗等によってアルミニウムを蒸発させればよい。
（実施例２）
実施例１におけるポリシロキサンのレーザ蒸着に代えて、ポリプロピレンをレーザ蒸着した。
【００１９】
この場合には、堆積速度１０ｎｍ／ｍｉｎ以下での成膜となった。成膜後の熱処理や、酸素ラジカル導入によるレーザ蒸着は行なわなかった。
耐熱性、膜強度の点で必ずしも充分ではなかったが、対基板密着性、表面平坦性の良い下地膜が得られた。
同様にして、このポリプロピレンのレーザ蒸着膜の上にアルミニウム反射膜を形成した。
（実施例３）
実施例１により得た多層反射膜のアルミニウム膜の上に、ポリシロキサンをレーザ蒸着して酸化物保護膜を形成した。
【００２０】
図４は、そのための成膜装置の構成を例示したものである。
チャンバー内のターゲットにはポリシロキサンを配置し、その上方に基板としての上記多層膜を配置した。
ポリシロキサンには、軟化温度が８０−９０℃の樹脂状材料を用い、同様な蒸着条件で成膜した。
【００２１】
図４のチャンバ−の側面から挿入した石英管にマイクロ波と酸素とを供給し、この石英管内で酸素プラズマを発生させ、基板の表面に酸素ラジカルを導入し、さらに基板をランプを用いて加熱しながらチャンバーの上部よりｃｗ−ＣＯ2 レーザ光をミラーおよびＺｎＳｅ窓を経てターゲット表面へ照射して成膜を行った。
【００２２】
図５は、レ−ザ出力１０Ｗ，酸素圧力５０ｍＴｏｒｒ，マイクロ波電力１００Ｗ一定のもとで、基板温度を変化させて成膜を行った場合の堆積速度の基板温度依存性を示し、図６は、生成膜の元素成分比の基板温度依存性をそれぞれ示している。図５からは、基板温度の上昇に伴う堆積速度の減少が見られ、図６からは、基板温度の上昇に伴う生成膜の炭素成分（Ｃ）の減少が見られる。さらに、膜の分子量測定の結果、基板温度を原料軟化温度付近にしてレ−ザ蒸着を行った場合に、生成膜は、原料の分子量約２１００に対して２０倍以上も高い分子量を持った重合膜となっていた。
【００２３】
これらの結果から、レ−ザ蒸着により得られる生成膜は、基板温度および酸素ラジカル注入量を制御することによって、リフロ−性をもった軟らかいポリシロキサン膜から硬質なポリシロキサン重合膜、さらに炭素成分の少ないシリコン酸化膜へと移行させることができ、反射鏡保護膜として利用する場合、基板温度は原料軟化点以上であれば充分であることがわかる。
【００２４】
ポリシロキサンのレ−ザ蒸着膜は、下地基板との密着性がよく、さらに酸素ラジカルを導入して酸化膜にすると、密着性だけでなく、膜強度も大きく向上する。下地基板をＡｌに置き換えた場合も同様であった。また、酸素ラジカル注入によって得られた硬質保護膜は、４００℃以上の温度環境のなかでも不変であり、充分な耐熱性を有していて、実用的に満足できるものである。さらに、保護膜の光学的透過特性は、図７に例示したように、９０％（可視光領域）を越える高い透過率を示した。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明の酸素ラジカルを導入したレ−ザ蒸着法により、密着性、耐熱性等の優れた性質を有する反射鏡保護膜生成が可能であり、傾斜機能高分子多層膜による平坦化された下地膜形成を組み合わせた新しい反射膜製造法として、非常に有効で実用性に優れた方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の反射膜の製造法の工程図を例示した概念図である。
【図２】下地膜の形成に際し、レ−ザ蒸着後で、熱処理前の様子を例示した図面に代わる顕微鏡写真である。
【図３】図２の状態に続いて熱処理後の様子を例示した図面に代わる顕微鏡写真である。
【図４】この発明の製造法における成膜装置の概略図を例示した図である。
【図５】堆積速度の基板温度依存性を例示した関係図である。
【図６】Ｃ／Ｓｉ比の基板温度依存性を例示した関係図である。
【図７】最表面の硬化物保護膜の光学的透過特性を例示した関係図である。
【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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