少し古いが、興味深い技術である。直線状のアーク放電をガスによって下側に導き、プラズマCVDのプラズマ源として用いる方法である。大気圧であるが故に、基板に到達するのはイオンではなくラジカルになるが、出発原料（プリカーサー）の分解反応に寄与することになり、成膜が可能になるものである。数年前にSiO2膜の形成実績がある。ただし、その後、応用研究が続けられなかったために、まだラボ段階の技術と考えた方がいいかもしれない。幅広に成膜する場合は、このプラズマ源を複数台、チドリに配置することで、対応可能である。

　IWSは、金属、セラミック、プラスチックなどの材料表面をミクロまたはナノのレベルの表面微細加工を施すことによって様々な機能を付加することを業的に実現する装置とプロセスの開発を進めている。それが、直接レーザー干渉パターニング（Direct Laser Interference Patterning: DLIP)である。

　パルス間隔がピコ秒からナノ秒までのコヒーレントなレーザーパルスビームが、ビームスプリッターにより2本またはそれ以上の複数のビームに分離され、物体表面に重なりをもって照射される。その重なったビームの強度には、干渉効果により、周期的な変調が引き起こされる。その結果生み出される干渉パターンが、２Ｄ、３Ｄ物体やコーテイングに180nmから30μmまでの構造周期を持つ表面構造を形成するために使われる。２ビームの干渉によっては線状パターンが、３ビームの干渉によってはホール状パターンが形成される。

　IWSの当面の狙いは、DLIPの生産性や柔軟性の向上であり、R2Rへの展開も試みている。これらを表面構造化、製品の保護や識別、濡れ性改善、生体適合性、殺菌性付与、光ガイド、表面の密着性改善などに応用し、実用化してもらうことを期待して、顧客企業のために、フィージビリテイースタデイー、試作加工サービス、DLIPモジュールや機械装置の販売、コンサルテイングなどを実施している。

原理と特徴:

　水分検出に公的認証済みのダイオードレーザー吸収分光法（TDLAS）を用いており、水分のみのPPBレベルの検出が可能、センサーのドリフトが無いので補正が不要、バリアフィルム直下で測定するので時間的な遅れや内壁吸着水の影響を最小にできる、などの特徴を有している。

　測定時に測定室への水分侵入を防ぐ方法として、通常のO-リングや金属ガスケットを用いる方法ではなく、サンプルに損傷を与えないN2ガスシールを用いていることも大きな特徴である。

　3種のWVTR測定モード、１）標準的なキャリアガスモード、２）組合せモード、３）拡散制御モードが可能で、いずれも測定室内の残留水分濃度が一定になる定常状態下での測定を可能にする方法であり、内壁などに吸着する水分の影響を回避して正しい測定結果を得ることができる。キャリアガスモードでは10-5g/m2d台、拡散制御、組合せモードでは10-6g/m2d台までの測定が可能。

Breakthrough Timeの測定:

　フレキシブルOLED照明などのデバイスの寿命（ブラックスポットの発生など）は、単にWVTRのみではなく、デバイス作成時のバリアフィルムの内蔵水分量、アウトガスレート、Breakthrough Time（十分乾燥させたフィルムを水分が通り抜けるまでの時間）もたいへん重要である。HiBarSens2.0は、アウトガスレートとBreakthrough Timeの測定も可能である。85℃85％RHでの測定も可能。

　多孔質物質のキャラクタリゼーション（比表面積やガス吸着量の測定、吸着と脱離の動力学的特性評価など）が高速で行える技術である。毒性ガスの吸着・分離、空気の浄化、触媒などに使われる活性炭、多孔質ポリマー、金属有機構造体、ゼオライト、ナノ微粒子、触媒のような多孔質高機能性材料のキャラクタリゼーションにおいて、それらの比表面積などの測定は重要な作業である。

　しかしながら、77Kでの窒素ガスの物理吸着を用いる既存の測定技術は、時間がかかりすぎる（数時間から数日間）ために、迅速な発見、スクリーニング、プロセス管理、品質管理などにおいて大きな障害となっていた。

　そこで、IWSは高スループットのキャラクタリゼーションやプロセス制御管理のために、高速で自動化も可能な簡易型の比表面積などの測定法を実現した。多孔質材料にn-ブタンガスを曝した際に生ずる全吸着熱を測定するデバイスである。ガスの流入にともなう材料表面の温度上昇を光学的なセンサーが検知する。

　HSI（Hyper Spectral Imaging, ハイパースペクトラルイメージング）とは、物体表面の分光スペクトルと画像の組合せにより物質の特性や状態の情報が得られるカメラであり、すでに農業や医療、食品監視の分野で使われている。白黒画像のカメラが第一世代、アナログカラー画像のカメラが第2世代、デジタルカラー画像のカメラが第3世代とすれば、この物質情報を与えてくれるHSIは第4世代のカメラとも言える。通常の白黒画像やカラー画像は、非常に限られた分光情報を含むだけであるが、ハイパースペクトラルカメラで得られる画像情報（またはハイパーキューブと呼ぶ）は、1000にも及ぶそれぞれの波長に対応した画像とともに、その画像の中の1画素ごとに完全な分光スペクトルを含むものである。この大量の情報が、広範囲の異なった材料の表面、特にはコート膜の高解像度での連続的分光表面解析の可能性を提供してくれる。

 　HSIカメラの外観とHSIカメラや光源から構成される物体表面の光学的測定システムによる測定、データ収集、解析、応用までのプロセスを右上の図に示す。使用目的に合った波長域の光源を用いて測定対象物に照射、その反射光や透過光をHSIカメラで測定する。測定は、直線上で線ごとになされる。それはしたがって、連続コーテイングラインに適しているとも言える。得られるデータ（ハイパーキューブ）は、空間的なデータと分光的なデータで構成される。そこで得られるビッグデータは用途に応じて特別に開発されるソフトウエア（IWSのソフトウエア: IMANTOⓇpro）を備えたコンピューターで処理、解析され、必要な表面状態が検出・評価される。

　IWSでは、現在、目視に変わる欠点検査システム、接着性の評価、水蒸気透過率のオンライン連続測定、ゴミの分別、など、様々な用途への応用開発を進めている。

　ドイツの中心部に位置するブラウンシュバイク市にあるスタッフ数200人ほどの“表面工学と薄膜”の研究所である。年間予算は15億円前後で、他のフラウンホーファー研究所と同様に、民間資金4割、公的プロジェクト3割、政府からの直接資金3割で構成される。以下にコア技術を示す：

PVD　-Magnetron sputtering　

　　　-Highly ionized plasma and PECVD

CVD   -Hot wire CVD

         -Atomic layer deposition

ADV(Atmospheric Pressure Processes)

         -Atomic pressure @lsma processes

         -Electroplating

         -Layer by layer processing

         -Lase plasma hybrid processes

         -Plasma particle technology

  膜特性（膜厚とその分布も含めて）を重視する場合、イオンビームスパッタリングが使われたが、成膜速度が極めて遅く、生産性に問題があったため、膜特性に優れ、かつ高い生産性が得られる成膜技術が必要とされていた。このような市場ニーズに対し、ISTは、C-Mag（回転カソード）とプラズマ源を使い、基板(200㎜径)を水平高速回転（＜250rpm）するいわゆるMETAMODE方式での光学多層膜形成技術を確立し、ドイツの装置メーカーとともにこれを実用化した。

　ゾルゲル法とは、金属元素を含む出発物質（代表的には金属アルコキシド）の化学反応を利用することで、液相で金属‐酸素ー金属の結合を形成し、金属酸化物の重合体を得る方法、と定義されているが、HSMの技術の特徴は、ゾルゲル法で有機無機ハイブリッド膜（Ormocer)やさらにそれに表面処理を施したナノ微粒子を分散させた機能性ハイブリッド膜（Nanomer）にある。

　反射防止などの光学膜、接合材料、着色、防食、ハードコート、殺菌、撥水（防汚）、親水、UVカット、赤外線カット、などなど、実に様々な用途に実用化されている。　

　中でも、400℃以上の高温でキュアリングしたガラスライクコーテイングは、ガラス並みの硬さを持ちながら、塑性変形にも耐える柔軟性を有し、アイロンの底板や、自動車のマフラー、スイッチ、ガステーブル、オーブンなどに実用化されている。まだまだ、様々な用途に応用できる技術である。

Breakthrough Timeの測定:

　フレキシブルOLED照明などのデバイスの寿命（ブラックスポットの発生など）は、単にWVTRのみではなく、デバイス作成時のバリアフィルムの内蔵水分量、アウトガスレート、Breakthrough Time（十分乾燥させたフィルムを水分が通り抜けるまでの時間）もたいへん重要である。HiBarSens2.0は、アウトガスレートとBreakthrough Timeの測定も可能である。85℃85％RHでの測定も可能。

 　EnfoilはベルギーのImec、オランダのTNO、ハッセルト大学（Solliance）の最先端技術を基盤に創立されたスタートアップ。材料と製品の表面を活用し、統合PV技術で低コストのグリーンエネルギーを提供している。

Materia Novaは、社会や環境に関する課題を解決するための革新的かつ共同のプロジェクト開発に、企業と共に取り組んでいる。

　ホローカソード（HC）リニアプラズマ源を応用した大面積高速成膜用PECVD技術である。よく使われるプリカーサーであるHMDSOからのSiO2系膜に限らず、出発原料を変えることで様々な酸化膜を高速（スパッタ法の数倍以上）で形成することが可能であり、かつ、建築用インラインスパッタコーター（3.2mｘ6.0ｍのジャンボサイズにも対応）や幅広のR2Rコーターにも、スパッタカソードのフランジを使っての置き換えで導入できる。作業圧力もスパッタの範囲であるために同じコーター内でスパッタと組合せての連続成膜もできる。

　特には、ホローカソード放電で生成される酸素プラズマを用いることで、低屈折率層SiOx膜（n~1.46)を超高速（＞200nm.m/min)成膜, カーボンフリー（＜2%）、低応力（フィルム基材のカール無し）、スパッタとのおぼ同じ動作圧力（＝スパッタとの併用、組合せ可能）で形成できることが特徴である。

外部からC-Mag（回転カソード）のチューブ内に配置された磁石の位置を変更できるために真空を破らずにターゲット表面の磁場強度を調節でき、それによって、成膜速度を調整して、曲げ基板への均一な成膜を実現できることが特徴である。ただし、一方向の曲げに限る。自動車などのデイスプレイ用曲面基板への均一反射防止コートに適している。

ボロシリケートガラス表面域の屈折率のNイオンによる調整でAR効果を実現。薄膜ではなく、表面改質による反射防止なので、耐摩耗性に優れる。フロスト加工表面と組合わせると角度依存性もない。大面積処理が可能で、1台で40㎝角照射、５台のイオンビームガン付きバッチコーターで1.6x1.8m角処理可能である。自動車用デイスプレイ、ヘッドアップデイスプレイやLidarの反射防止ガラスなどへの応用が期待される。凹凸に指紋などの油汚れが付いた場合は、ドライの布などではふき取れないが、ウエットな布などで除去できる。砂塵や屋外暴露にも強い。

弊社の欧州技術パートナーフラウンホーファーFEPの主要なコア技術をご紹介します。