JP2000313953A

JP2000313953A - 巻取式真空蒸着方法及び装置

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Publication number: JP2000313953A
Application number: JP11119695A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Zenitani; 利宏銭谷; Naoki Hibino; 直樹日比野; Konosuke Inagawa; 幸之助稲川
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】電子ビーム蒸発源を使用して長尺基板の帯電を
防止しながら放電による損傷のない緻密な被膜を備えた
皺のない長尺基板を製造する方法を提供すること、及び
この方法の実施に適した装置を提供すること。【解決手段】巻取手段７により真空の成膜室１内を移動
する誘電体の長尺基板８に、電子ビーム蒸発源１４から
の蒸発物質１１を蒸着する真空蒸着方法に於いて、該電
子ビーム蒸発源の近傍に設置した電極１５に電位を印加
してこれに放電を発生させ、その放電領域を通過する該
蒸発物質を正イオン化して該長尺基板に蒸着することに
より、該長尺基板上で負に帯電している蒸発物質から発
生した二次電子を電気的に中和する。該電子ビーム蒸発
源の近傍に、これより蒸発する蒸発物質を正イオン化す
る放電領域を形成する放電電源１７に接続された電極を
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子ビームにより
加熱されて蒸発源から蒸発する蒸発物質を、移動する誘
電体製の長尺基板に蒸着して薄膜を形成する巻取式蒸着
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラスチックフィルムや紙のよう
な誘電体からなる長尺基板に蒸着により被膜を形成する
装置として、図１に示すような電子ビーム蒸発源を使用
した装置が知られている。該長尺基板ａは、真空の成膜
室ｂ内で巻取装置ｃを構成する送出しロールｄから繰り
出され、ガイドローラｅ、ｆを介して金属製の冷却ロー
ラｇへと送られる。そして、該冷却ローラｇの回転に伴
われて連続移動し、ガイドローラｈ、ｉを介して巻取ロ
ールｊに巻き取られる。該冷却ローラｇの下方には、蒸
発物質ｋを収めた電子ビーム蒸発源ｌを設置し、電子銃
ｍからの電子ビームｎにより加熱されて蒸発する該蒸発
物質ｋが該長尺基板ａ上に被膜として形成される。必要
な場合、反応ガス導入口ｏから反応ガスを導入して成膜
が行われる。

【０００３】該長尺基板ａに入射する粒子としては、中
性の蒸発物質の他に、蒸発物質への電子ビームｎの照射
によって発生した二次電子がある。該長尺基板ａが誘電
体であるため、電気的に負に帯電したままになり、その
帯電がアース電位の冷却ローラｇに逃げることはない。
こうした帯電状態は、長尺基板ａに形成される被膜が導
体、非導体の如何に係わらず発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電子ビーム
蒸発源を使用した巻取式蒸着装置では、長尺基板ａが誘
電体であり二次電子が発生するので、冷却ローラｇと被
膜は該長尺基板を介して静電気を保持した状態となり、
長尺基板ａはその静電気で冷却ローラｇに密着するよう
になる。しかし、長尺基板ａには常に張力が加わってお
り、その張力が該長尺基板ａを冷却ローラｇから引き剥
がすように働き、その離れ際に該長尺基板ａと冷却ロー
ラｇとの間に放電が生じて該長尺基板ａに形成された被
膜にピンホールやクラックの損傷を与える不都合が生じ
てしまう。また、その張力が弱いときは、長尺基板ａが
その静電気で冷却ローラｇに密着したまま巻き取られ、
製品としての回収の障害になる。さらに、これらの中間
の張力の場合には、長尺基板ａが冷却ローラｇに引き寄
せられたのちガイドローラｈに引き寄せられ、成膜を終
えた長尺基板ａは常に波打った如き状態になり、しかも
放電が生じるので、長尺基板ａには皺が発生し、形成さ
れた被膜にはクラックやピンホールが発生して不良品に
なる。また、製品となった長尺基板ａが静電気を帯電し
ているため、その後の取り扱いに面倒がある。

【０００５】本発明は、電子ビーム蒸発源を使用して長
尺基板の帯電を防止しながら放電による損傷のない緻密
な被膜を備えた皺のない長尺基板を製造する方法を提供
すること、及びこの方法の実施に適した装置を提供する
ことを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、巻取手段に
より真空の成膜室内を移動する誘電体の長尺基板に、電
子ビーム蒸発源からの蒸発物質を蒸着する真空蒸着方法
に於いて、該電子ビーム蒸発源の近傍に設置した電極に
電位を印加してこれに放電を発生させ、その放電領域を
通過する該蒸発物質を正イオン化して該長尺基板に蒸着
することにより、該長尺基板上で負に帯電している蒸発
物質から発生した二次電子を該長尺基板上で電気的に中
和することにより、上記の目的を達成するようにした。
該電子ビーム蒸発源の近傍に設置した電極には、直流の
正電位、もしくは商用交流、もしくは低周波、もしくは
高周波の電位を印加して放電を持続させることが好まし
い。

【０００７】本発明の方法の実施には、真空排気口を備
えた真空の成膜室内に、ドラムを循環して巻取手段によ
り移動されるフィルム等の長尺基板と、該長尺基板に蒸
着する蒸発物質を蒸発させる電子ビーム蒸発源とを設け
た蒸着装置に於いて、該電子ビーム蒸発源の近傍に、こ
れより蒸発する蒸発物質を正イオン化する放電領域を形
成する放電電源に接続された電極を設けた構成の装置が
適している。該長尺基板はプラスチックもしくは紙であ
り、蒸発物質が金属もしくはセラミックスであってもよ
い。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
き説明すると、図２に於いて、符号１は内部が仕切板２
により上下の２室１ａ、１ｂに仕切られた成膜室、３
ａ、３ｂは各室を真空に排気する真空ポンプに接続され
た真空排気口を示す。該仕切板２の切れ目には、駆動さ
れた回転軸１８を中心に回転して周面が各室１ａ、１ｂ
を循環する円筒状の金属製の冷却ローラ４を設け、上方
の室１ａに送出しロール５と巻取ロール６で構成された
巻取手段７を設けた。該送出しロール５からはプラスチ
ックフィルムや紙のような誘電体からなる帯状の長尺基
板８が送り出され、該冷却ローラ４の周面を捲回して上
方の室１ａの巻取ロール６に巻き取られる。該送出しロ
ール５および巻取ロール６は、該長尺基板８に適当な張
力を生じさせるように回転駆動される。９はガイドロー
ラ、１０は反応ガス導入管である。

【０００９】下方の室１ｂには、金属やセラミックスの
蒸発物質１１を収容した蒸発源１２とその側方に設けた
熱電子形あるいは電界電子形などの例えば出力５ｋＷの
一般的な電子銃１３とで構成された電子ビーム蒸発源１
４を設け、該電子銃１３からビーム状に放出された熱電
子をアース電位の該蒸発源１２に導くことにより該蒸発
物質１１を加熱蒸発させ、その蒸気が冷却ローラ４で冷
却されて移動する長尺基板８の表面に付着して被膜が形
成される。

【００１０】こうした形態は従来の電子ビーム蒸発源に
よる蒸着と変わりがなく、長尺基板が誘電体であるため
に前記した不都合等を生ずることになるが、本発明で
は、該電子ビーム蒸発源１４の近傍に放電用の電極１５
を設置し、これに放電電源１７から直流の正電位等の電
位を印加することにより電子ビームの照射に伴い発生し
た二次電子を引きつけて放電を発生させ、その放電領域
１６を通過する蒸発物質の蒸気の一部を正イオン化して
長尺基板８に付着させることにより、蒸発物質から入射
している二次電子と電気的に中和させて帯電状態を解消
した。これにより、被膜形成後の長尺基板８が冷却ロー
ラ４に付着して巻き取られたり、冷却ローラ４から長尺
基板８が離れる際の放電もなくなり、スムーズな巻き取
りを行え、静電気を帯びていないから後工程での取り扱
いも容易になり、形成された被膜は健全なものとなる。
また、長尺基板８に入射する蒸発物質の一部がイオン化
していることにより、被膜は緻密なものとなる。

【００１１】該電極１５は、ステンレス製の円環で構成
し、該蒸発源１２の蒸発口に近い前方周囲に設置した
が、その形状は任意であり、蒸発源１２への電子ビーム
の照射と蒸発を妨げず且つ二次電子の捕捉効率の良い位
置に設置すればよい。該電極１５の放電電源１７には、
各種の電源を使用でき、直流電源から正電位を該電極１
５に印加し、あるいは商用交流や低周波、高周波の電位
を印加するようにしてもよい。

【００１２】図示の装置により長尺基板８に被膜を形成
する場合、該巻取手段７に長尺基板８をセットし、蒸発
源１２に蒸発物質１１を収め、各真空排気口３ａ、３ｂ
からの排気により各室を蒸着に適した真空圧とする。そ
して電子銃１３を作動させると共に電極１５に電源１７
から電圧を印加し、該蒸発物質１１を蒸発させながら長
尺基板８を移動させてこれに蒸発物質１１の被膜を形成
する。この成膜時に該長尺基板８には、中性の蒸発物質
１１の粒子の他に、蒸発物質１１への電子ビームの照射
によって発生した二次電子が入射することになるが、そ
の成膜中は該電極１５の電位によりその二次電子の一部
を捕集して放電領域１６が形成されるので、この領域を
通過して蒸発する蒸発物質１１の一部が正イオン化され
る。そして、正イオン化された蒸発物質１１が該長尺基
板８に入射することにより、該長尺基板８に入射した二
次電子が電気的に中和され、二次電子の帯電が消滅して
誘電体の長尺基板８の静電気が消える。そのため、長尺
基板８が冷却ローラ４から円滑に離れ、その際に放電を
発生することもなく、該長尺基板８の後工程での取り扱
いが容易になる。

【００１３】長尺基板８には、ポリプロピレン、ポリエ
ステル、ナイロン等のプラスチックフィルム、或いは紙
シートを用いてもよく、蒸発物質１１には、Ｃｕ、Ｎ
ｉ、Ｔｉ等の金属、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等のセ
ラミックスを用いてもよい。

【００１４】

【実施例１】図１に示す従来の巻取式蒸着方法と本発明
の方法を、アルミニウム（Ａｌ）の被膜をポリエチレン
テレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの長尺基板に形成す
ることにより比較した。まず、従来法により厚さ１２μ
ｍのＰＥＴフィルムの長尺基板に通常の巻取張力を与え
て２×１０^-5Torrの成膜室１内を３０ｍ／ｍｉｎの速度
で移動させ、出力５ＫＷの電子銃によりＡｌの蒸着物質
を蒸発させた。冷却ロールを通過した該長尺基板は、最
初は冷却ロールに引き寄せられ、その後ガイドローラに
引き寄せられて波を打つような状態で巻き取られること
が続いた。また、長尺基板が冷却ロールから離れるとき
には放電が認められた。Ａｌが蒸着された長尺基板は帯
電しており、互いに分離が困難なほどの帯電状態で、そ
の取り扱いが不便であった。また、形成された被膜には
放電によるクラックが発生していた。

【００１５】上記と同様の成膜条件で図２の装置により
本発明の方法を実施した。蒸発物質１１はＡｌで、電極
１５に放電電圧２５０Ｖ、放電電流２００ｍＡの直流正
電位を印加した。この場合は、冷却ローラ４を通過した
成膜済みの長尺基板８を、冷却ローラ４との間で放電を
生じることなく、また波打つこともなくスムーズ巻き取
ることができた。取り出した後に長尺基板同士がくっつ
き合うこともなく、取り扱いが容易であった。形成され
た被膜にはピンホールもクラックもなく、良質なＡｌ膜
であった。

【００１６】

【実施例２】Ａｌ₂Ｏ₃の被膜を、図１の装置で従来法に
より長尺基板に蒸着した。長尺基板は実施例１のものと
同じＰＥＴフィルムで、Ａｌを収容した蒸発源に出力５
ｋＷの電子銃から電子ビームを照射してＡｌを蒸発さ
せ、これと同時に反応ガス導入口から流量３００ｓｃｃ
ｍのＯ₂ガスを導入し、蒸発するＡｌ粒子を酸化反応さ
せて長尺基板にＡｌ₂Ｏ₃のガスバリヤフィルムの被膜を
形成した。成膜室１内は４×１０^-4Torrで、長尺基板の
移動速度は３０ｍ／ｍｉｎである。

【００１７】この場合、Ａｌ₂Ｏ₃の被膜が形成されて冷
却ローラを通過する長尺基板は、実施例１のＡｌ膜を形
成したときよりも強く冷却ローラに密着し、また、離れ
際の放電も強かった。これは、Ａｌ₂Ｏ₃の膜が絶縁体の
ため、帯電した二次電子が金属Ａｌ膜の場合よりも逃げ
にくく、大量の二次電子が残っていたためと考えられ
る。生成したＡｌ₂Ｏ₃のガスバリヤフィルムとしての特
性評価の結果は、水蒸気透湿度４．１ｇ／ｍ²・ｄａ
ｙ、酸素透過率３．４ｃｃ／ｍ²・ｄａｙであり、良好
なものではなかった。被膜の顕微鏡観察によれば、クラ
ックや放電跡による損傷が認められた。また、Ａｌ蒸着
のときと同様に取り出し後に長尺基板同士が付着し、そ
の度合いはＡｌ蒸着の場合よりも激しかった。

【００１８】次に本発明の方法により図２の装置でＯ₂
ガスを導入しながら蒸着した。電極１５には直流正電位
を印加して放電を持続させた。放電電圧は２５０Ｖ、放
電電流は２５０ｍＡで、他の成膜条件は上記の従来法と
同じである。この本発明の方法では、実施例１の本発明
の方法の場合と同様に放電もなく極めてスムーズな巻取
蒸着を行えた。成膜されたＡｌ₂Ｏ₃膜の水蒸気透湿度は
１．６ｇ／ｍ²・ｄａｙ、酸素透過率は１．５ｃｃ／ｍ²
・ｄａｙであり、優れたガスバリヤ性を示した。また、
被膜にはクラックや放電等の損傷がなく健全で、その後
に長尺基板同士の付着もなく取り扱いも容易であった。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によるときは、巻取
手段で成膜室内を移動する誘電体の長尺基板に、電子ビ
ーム蒸発源から蒸発する蒸発物質を蒸着するに際し、該
電子ビーム蒸発源の近傍に設けた電極の放電領域を通過
させて蒸発物質の一部を正イオン化して該長尺基板に蒸
着させ、該長尺基板上の負に帯電している蒸発物質から
発生した二次電子を電気的に中和するようにしたので、
いわゆるチャージアップがなくなり、スムーズな長尺基
板の巻取蒸着が可能で、ピンホールやクラック等がなく
健全な被膜を形成でき、蒸発物質の一部がイオン化され
るために緻密な被膜を形成することができる等の効果が
得られ、放電電源を該電極に接続する簡単な構成で放電
を発生させるので、比較的安価に本発明の方法を実施す
る装置を製作できる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の巻取式真空蒸着方法に使用された巻取式
真空蒸着装置の截断側面図

【図２】本発明の方法の実施に使用した巻取式真空蒸着
装置の截断側面図

【符号の説明】

１成膜室、３ａ・３ｂ真空排気口、４冷却ロー
ラ、７巻取手段、８長尺基板、１１蒸発物質、１
３電子銃、１４電子ビーム蒸発源、１５電極、１
６放電領域、１７放電電源、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲川幸之助千葉県山武郡山武町横田523 日本真空技術株式会社千葉超材料研究所内Ｆターム(参考） 4K029 AA01 AA11 AA25 BA01 BA43 CA03 DD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻取手段により真空の成膜室内を移動する
誘電体の長尺基板に、電子ビーム蒸発源からの蒸発物質
を蒸着する真空蒸着方法に於いて、該電子ビーム蒸発源
の近傍に設置した電極に電位を印加してこれに放電を発
生させ、その放電領域を通過する該蒸発物質を正イオン
化して該長尺基板に蒸着することにより、該長尺基板上
で負に帯電している蒸発物質から発生した二次電子を電
気的に中和することを特徴とする巻取式真空蒸着方法。
【請求項２】上記電子ビーム蒸発源の近傍に設置した電
極に、直流の正電位、もしくは商用交流、もしくは低周
波、もしくは高周波の電位を印加して放電を持続させる
ことを特徴とする請求項１に記載の巻取式真空蒸着方
法。
【請求項３】真空排気口を備えた真空の成膜室内に、ド
ラムを循環して巻取手段により移動されるフィルム等の
長尺基板と、該長尺基板に蒸着する蒸発物質を蒸発させ
る電子ビーム蒸発源とを設けた蒸着装置に於いて、該電
子ビーム蒸発源の近傍に、これより蒸発する蒸発物質を
正イオン化する放電領域を形成する放電電源に接続され
た電極を設けたことを特徴とする巻取式真空蒸着装置。
【請求項４】上記長尺基板はプラスチックもしくは紙で
あることを特徴とする請求項１または３に記載の方法ま
たは装置。
【請求項５】上記蒸発物質が金属もしくはセラミックス
であることを特徴とする請求項１または３に記載の方法
または装置。