JPH0925560A - 真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】フイルムから発生するガスを薄膜付与部より前
の段階で完全に取り除き、薄膜付与部には影響しないよ
うにすることで、良質な薄膜を成膜できる真空成膜装置
を得る。 【構成】フイルム巻出し部と、薄膜付与部と、フイルム
巻取り部とが、一つの真空槽内に設置され、ロール状に
巻取られた状態の合成樹脂のフイルムを巻出し、フイル
ム上に薄膜を付与して、再びロール状に巻取ることを行
うロールツーロール方式の真空成膜装置において、フイ
ルム巻出し部と薄膜付与部との間にフイルム予備処理区
画１５を設け、フイルム予備処理区画１５は区画内を通
過するフイルム２６の加熱を行うフイルム加熱手段１４
と、全体の真空槽１１とは独立して真空排気を行う排気
手段１７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空中で長尺の合
成樹脂フイルムを連続的に搬送しながら、スパッタリン
グ法、蒸着法、ＣＶＤ法などの薄膜付与手段により薄膜
を付与する、ロールツーロール方式の真空成膜装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より真空成膜装置では、できるだけ
短時間で大気圧から目的とする真空領域に到達するた
め、あるいは、真空槽内部より発生するガスの放出を少
なくするため、真空槽の内容積を小さく製作するのが一
般的である。

【０００３】そしてロールツーロール方式の真空成膜装
置は、加工すべきフイルムロールを真空槽内の巻出し部
にセットし、フイルムを解除しながら連続的に薄膜付与
部に搬送して、薄膜付与部でフイルム表面上に薄膜を付
与し、巻取り部で巻取る装置である。従って、ロールツ
ーロール方式の真空成膜装置では、フイルムの巻出し
部、薄膜付与部、巻取り部などの機構を、一つの真空槽
の中にコンパクトにまとめる工夫がなされて来た。

【０００４】一方、近年、真空成膜装置においては、良
質の薄膜を得るため、真空槽内を極力クリーンな雰囲気
にして成膜する努力が成されて来た。即ち、真空槽で
は、成膜に悪影響を及ぼすガスやパーティクルの発生を
できるだけ押さえ、また成膜に使用する材料やガス類は
高純度の物を使用することにより、不純物の無い良質の
薄膜を得ようとするものである。

【０００５】真空槽内を汚染する原因としては、真空槽
内表面および装置材料内部から発生するガスの存在、薄
膜付与時に目的の場所以外に飛散した粒子の存在、さら
に成膜のベースとなるフイルムから発生するガスの存在
など多くの原因があり、真空槽内のクリーン度を向上さ
せるため、種々の対策が行われて来た。

【０００６】真空槽内のクリーン度を向上させる方策と
しては、例えば、真空槽内表面および装置材料内部から
発生するガスに対しては、真空槽を小さく製作すること
で真空槽内表面を狭くすると同時に、真空槽内で使用す
る材料もステンレス、アルミ、無酸素銅等のガスの発生
の少ない材料を使用することが行われている。また、薄
膜付与時に飛散した粒子が真空槽内を汚染するのを防止
するために、防着板の材質や表面処理法を工夫して、目
的の場所以外に飛散した粒子を確実に捕捉するようにし
ている。これら以外にも、種々対策が講じられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ロールツーロール方式
の真空成膜装置で用いるフイルムロールは、大気中で生
産され、ロール状に卷取られている。従って、ロール状
に卷取られたフイルムの層間には空気があり、またフイ
ルム表面および内部には水分が付着あるいは吸着してい
る。なおフイルム層間の空気量は巻取り張力により、ま
たフイルムに付着あるいは吸着する水分の量は、巻取り
部の温湿度により変化する。

【０００８】そしてフイルムロールを真空中で解除、す
なわちロールからフイルムを巻出すとき、フイルム層間
の空気はフイルム解除と同時に真空槽内に拡散する。一
方フイルム表面付着あるいは内部吸着の水分は、真空搬
送中に徐々にガス化して真空槽内に拡散して行く。特に
フイルム内部吸着の水分は、フイルム表面付着水分がガ
ス化した後、内部から表面に拡散してガス化するため、
時間がかかる。

【０００９】一般的に真空成膜装置においては、真空槽
は小さく製作されている。すなわち巻出し部、薄膜付与
部、巻取り部などは一つの真空槽内に近接して設置され
ている。このためフイルムから発生し真空槽内に拡散し
たガスにより、薄膜付与部においては成膜に必要なガス
雰囲気が変化して、良質な成膜ができなくなる。また、
フイルム表面に付着したり内部に吸着した水分が、完全
に除去されないで残ったまま薄膜付与部に供給された場
合には、その上に薄膜が付与されるため、膜質に影響が
出ることがある。

【００１０】フイルム層間の空気については、フイルム
解除と同時に真空槽内に拡散する。そこで、巻出し部と
薄膜付与部との間に隔壁を設けるとか、真空ポンプの排
気能力を上げることで、空気が薄膜付与部にまで拡散し
て来る前に、比較的容易に取り除くことができる。しか
しフイルム表面に付着したりあるいは内部に吸着した水
分は、これまで短時間で完全に除去することが困難であ
った。このようにロールツーロール方式の真空成膜装置
では、ベースとなるフイルムから発生するガスの影響が
非常に大きく、このガスを完全に除去することが、真空
槽内のクリーン度を向上させ、薄膜の品質を向上させる
上で大きな課題である。

【００１１】例えば図２には、こうした課題を有する従
来の真空成膜装置を示す。図中の１は真空槽、２は巻出
し部としての巻出しロール、３は巻取り部としての巻取
りロールである。さらに、４は冷却ロール、５は薄膜付
与手段、６はガス供給部であり、薄膜付与部はこれらに
より構成される。７ａと７ｂは真空ポンプ、８は薄膜付
与部の側と巻出し部および巻取り部の側との間での雰囲
気の流通を抑える隔壁、９ａと９ｂは隔壁８に設けられ
たフイルム通過用スリット、１０はフイルムである。

【００１２】図２の従来装置では、巻出しロール２にセ
ットされたフイルムロールを、一定速度で連続的に解除
して、薄膜付与部に供給する。巻出し部から供給された
フイルム１０は、冷却ロール上で薄膜付与後、巻取りロ
ール３に巻取られる。巻出し部、薄膜付与部、巻取り部
などの機構は、一つの真空槽１の中にできるだけコンパ
クトに納められている。

【００１３】このような真空成膜装置では、フイルムロ
ールを真空槽内の巻出し部にセットして真空排気を行
い、一定の真空度になってからフイルムを連続的に解除
しながら、薄膜付与部において薄膜を付与していく。こ
の巻出し部でフイルムを解除する時に、フイルム層間の
空気およびフイルム表面および内部吸着の水分がガス化
し、真空槽内に拡散していく。フイルム層間の空気はフ
イルム解除と同時に真空槽内に拡散するが、フイルム表
面付着の水分は徐々に拡散していく。フイルム内部吸着
の水分は表面付着の水分がガス化後表面に拡散し、ガス
化されるのでさらに時間を要す。

【００１４】これらのガスは真空ポンプにより排気され
るが、一部は真空槽内壁やフイルムロールに再付着し、
また巻出し部と薄膜付与部が近い場合は、ガスが薄膜付
与部にまで拡散して行く。

【００１５】薄膜付与部はガス供給部６より薄膜付与に
必要な高純度のガスを精度良く供給しながら、薄膜付与
手段５により、冷却ロール上を連続的に走行しているフ
イルム表面上に薄膜を付与するが、この時、フイルム層
間の空気やフイルム表面および内部からガス化した水分
が薄膜付与部にまで拡散してくると、成膜に必要なガス
の組成や量が変化し、品質が悪影響を受ける。

【００１６】さらに、フイルム表面付着や内部吸着の水
分は、真空中でガス化し排気されるが、短時間で全てを
ガス化し、排気するのは困難である。特に、フイルム内
部に吸着された水分がガス化し、排気されるのには時間
を要する。そのため、一般的に巻出し部と薄膜付与部の
距離が短い真空成膜装置では、フイルム表面付着の水分
やフイルム内部吸着の水分がフイルムに残ったまま薄膜
付与部に供給され、薄膜付与部でガス化したり、あるい
は、水分が残ったフイルム上に薄膜を形成したりして、
品質上悪影響を受ける。

【００１７】このような、巻出し部や搬送中のフイルム
から発生するガスが薄膜付与部に拡散するのを抑えるた
め、図２の従来装置では巻出し部の側と薄膜付与部の側
とを隔壁８により仕切る方法を用いている。隔壁８を設
けたことで、フイルム層間の空気が、薄膜付与部に拡散
するのを抑える効果があるが、フイルム表面付着あるい
は内部吸着の水分に対しては、隔壁より前に水分がガス
化していないと効果が無い。即ち、フイルム表面付着あ
るいは内部吸着の水分はフイルムと共に薄膜付与部に供
給されてしまう。

【００１８】本発明はこうした従来技術の課題を解決し
て、フイルムから発生するガスを薄膜付与部より前の段
階で完全に取り除き、薄膜付与部には影響しないように
することで、良質な薄膜を成膜できる真空成膜装置を得
ることを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の真空成膜装置
は、フイルム巻出し部と、薄膜付与部と、フイルム巻取
り部とが、一つの真空槽内に設置され、ロール状に巻取
られた状態の合成樹脂のフイルムを巻出し、フイルム上
に薄膜を付与して、再びロール状に巻取ることを行うロ
ールツーロール方式の真空成膜装置において、フイルム
巻出し部と薄膜付与部との間にフイルム予備処理区画を
設け、フイルム予備処理区画は区画内を通過するフイル
ムの加熱を行うフイルム加熱手段と、全体の真空槽とは
独立して真空排気を行う排気手段とを備えていることを
特徴としている。

【００２０】これによるロールツーロール方式の真空成
膜装置において、薄膜を付与されるフイルム表面に付着
したり、内部に吸着している水分を効率良くガス化し、
またガス化した水分が、全体の真空槽内やフイルムロー
ル自身に再付着しないように排気することができる。

【００２１】その際にフイルム予備処理区画のフイルム
加熱手段としては、装置が簡単で安価であることから、
赤外線によってフイルムの加熱を行うＩＲヒータを用い
ることが、生産性の点から好ましい。あるいは、フイル
ムと接触するロールによってフイルムの加熱を行う加熱
ロールを使用することも可能である。さらにはフイルム
予備処理区画の隔壁自体を加熱することも可能である。
その場合には、隔壁に電熱ヒータを卷いて加熱する方
法、あるいは隔壁をジャケット構造にして熱媒を通して
加熱する方法などがある。またフイルム予備処理区画の
排気手段としては、メインの真空ポンプとして水に対す
る排気能力が高いクライオポンプを使用することが好ま
しい。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１には本発明による真空成膜装
置の構成例を示す。図１において、１１は真空槽、１２
は巻出し部としての巻出しロール、１３は巻取り部とし
ての巻取りロール、１４はフイルム加熱手段（ＩＲヒー
タ）、１５は加熱手段を内部に設置するフイルム予備処
理区画、１６はフイルム予備処理区画１５の隔壁自体を
加熱する加熱手段、１７はフイルム予備処理区画１５用
真空ポンプ（クライオポンプ）、１８ａと１８ｂはフイ
ルム予備処理区画１５に設けたフイルム通過用のスリッ
トである。１９は冷却ロール、２０は薄膜付与手段、２
１はガス供給部であり、薄膜付与部はこれらにより構成
される。２２は真空槽内隔壁、２３ａ〜２３ｄはガイド
ロール、２４ａと２４ｂは隔壁２２に設けたフイルム通
過用スリット、２５ａと２５ｂは真空ポンプ、２６はフ
イルムである。真空槽１１内において隔壁２２により分
離された内の巻出しロール１２の置かれた側は、フイル
ム室３０と呼ばれる。また薄膜付与部の設けられた側
は、成膜室３１と呼ばれる。フイルム室３０と成膜室３
１は、それぞれ真空ポンプ２５ａと真空ポンプ２５ｂに
より真空排気される。

【００２３】巻出しロール１２のフイルム層間にある空
気は、フイルム２６が巻出されると、直ちにフイルム室
３０内に拡散する。フイルム室３０は隔壁２２により成
膜室３１と分離されているため、フイルム室３０に拡散
した空気は成膜室３１に拡散することなく、真空ポンプ
２５ｂにより排気される。

【００２４】そして、フイルム２６の表面に付着した
り、内部に吸着している水分は、フイルム２６がフイル
ム巻出し部から薄膜付与部に至る過程におい、フイルム
室３０内に設けられたフイルム予備処理区画１５を通過
する際に、フイルム加熱手段１４でフイルム表面を加熱
することにより、ガス化させることができる。その際、
加熱手段１４はフイルムを両面から加熱するように配置
すると、片側から加熱するより効率良くガス化させるこ
とができる。加熱手段１４でフイルム２６を加熱する
時、フイルム温度をガラス転移温度以下に設定すれば、
フイルムの物性を変化させることなく加熱できる。

【００２５】そしてガス化した水分は、全体の真空槽１
１の真空排気系とは独立に、フイルム予備処理区画１５
の排気を行う真空ポンプによって排気される。これによ
り、ガス化した水分が拡散して真空槽１１の内部やフイ
ルムロールに再付着することを防止できる。

【００２６】また、フイルム予備処理区画１５の排気に
使用する真空ポンプ１７は、水に対する排気能力の高い
クライオポンプを使用するのが良い。なお、フイルム予
備処理区画１５の内面にはガス化した水分が再付着する
可能性がある。そこで、フイルム予備処理区画１５自体
を加熱するようにしておけば、ガス化した水分をフイル
ム予備処理区画１５内面に再付着させること無く、排気
することができる。

【００２７】このように、フイルム２６の表面に付着あ
るいは内部に吸着の水分は、フイルム予備処理区画１５
内でガス化されて排気される。このため、フイルム予備
処理区画１５を通過した後のフイルムが成膜室３１内に
供給されても、フイルムからのガス発生は殆ど無い。以
上説明したように、本発明の装置を使用することによ
り、フイルム層間の空気あるいはフイルム表面付着、内
部吸着の水分により発生するガスによって、薄膜付与部
が影響を受けることが無く、良質の薄膜を付与すること
ができる。

【００２８】また図３には、フイルム加熱手段として図
１の構成例に示したＩＲヒータの変りに加熱ロール４１
を用いた場合を示す。フイルム予備処理区画１５内に加
熱ロール４１を２個設置することで、フイルム両側から
加熱し、フイルムの表面に付着あるいは内部に吸着した
水分を、効率良くガス化させることができる。加熱ロー
ル２個で効果が不十分の場合には、さらに加熱ロールを
増やすことで対応することも可能である。

【００２９】

【実施例および比較例】３インチのアルミコアに卷い
た、７５μｍ厚、１５０ｍｍ幅、２５ｍ巻のＰＥＴフイ
ルムを使用し、実施例として図１の装置を用い、また比
較例としては図２の装置を用いて、真空中で巻出し部か
ら巻取り部にフイルムを巻き返し処理した時の巻き返し
前後の重量を測定した。

【００３０】さらにはその上で、真空中での巻返し後
に、フイルムを大気中で熱風が良く通るように緩く巻直
し、１２０℃の乾燥機で４８時間放置後、重量（アルミ
コア分も含めて）を測定した。これにより付着あるいは
吸着物の無い状態の重量を確認した。この重量と、巻返
し処理前の重量および巻返し後の重量とを比較すること
で、フイルムへの付着物あるいは吸着物のガス化量を比
較した。

【００３１】なお、真空処理前のフイルムは２５℃、６
０％ＲＨの雰囲気中に保管していたものを使用した。ま
た巻き返しは真空槽内の真空度が０．５ｍＰａでスター
トし、３０ｃｍ／分の搬送速度で行った。また、図１の
ＩＲヒータはフイルム表面温度が１００℃になるように
設定した。

【００３２】その結果、実施例として図１の装置を用い
たものの場合、巻返し処理前の重量は３９５．２ｇ、巻
返し処理後の重量は３９４．４ｇ、１２０℃の乾燥機で
４８時間放置後の重量は３９４．３ｇであった。すなわ
ち本発明の装置では、フイルムへの付着物あるいは吸着
物の約９０％がガス化され、排気されていることが確認
できた。

【００３３】一方比較例として図２の装置を用いたもの
の場合、巻返し処理前の重量は３９５．６ｇ、巻返し処
理後の重量は３９５．１ｇ、１２０℃の乾燥機で４８時
間放置後の重量は３９４．７ｇであった。すなわち従来
の装置では、フイルムへの付着物あるいは吸着物の約５
５％しかガス化して排気させることができなかった。

【００３４】

【発明の効果】本発明の装置により、フイルム上に薄膜
を付与する前の段階で、フイルム表面に付着したりフイ
ルム内部に吸着している水分を効率良くガス化させ、そ
のガスが薄膜付与部まで拡散して来て薄膜付与部のガス
雰囲気が変化するのを防止すると共に、フイルム中の残
留水分が付与した薄膜に悪影響を及ぼすのを防止して、
良質の薄膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による装置構成例（ＩＲヒータを用いた
場合）

【図２】従来の装置構成例

【図３】本発明による装置構成例（加熱ロールを用いた
場合）

【符号の説明】

１ 真空槽 ２ 巻出しロール ３ 巻取りロール ４ 冷却ロール ５ 薄膜付与手段 ６ ガス供給部 ７ａ、７ｂ 真空ポンプ ８ 隔壁 ９ａ、９ｂ フイルム通過用スリット １０ フイルム １１ 真空槽 １２ 巻出しロール １３ 巻取りロール １４ フイルム加熱手段（ＩＲヒータ） １５ フイルム予備処理区画 １６ 加熱手段 １７ 真空ポンプ １８ａ、１８ｂ フイルム通過用スリット １９ 冷却ロール ２０ 薄膜付与手段 ２１ ガス供給部 ２２ 真空槽内隔壁 ２３ａ〜２３ｄ ガイドロール ２４ａ、２４ｂ フイルム通過用スリット ２５ａ、２５ｂ 真空ポンプ ２６ フイルム ３０ フイルム室 ３１ 成膜室 ４１ フイルム加熱手段（加熱ロール）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フイルム巻出し部と、薄膜付与部と、フ
   イルム巻取り部とが、一つの真空槽内に設置され、ロー
   ル状に巻取られた状態の合成樹脂のフイルムを巻出し、
   フイルム上に薄膜を付与して、再びロール状に巻取るこ
   とを行うロールツーロール方式の真空成膜装置におい
   て、フイルム巻出し部と薄膜付与部との間にフイルム予
   備処理区画を設け、フイルム予備処理区画は区画内を通
   過するフイルムの加熱を行うフイルム加熱手段と、全体
   の真空槽とは独立して真空排気を行う排気手段とを備え
   ていることを特徴とする真空成膜装置。
2. 【請求項２】 フイルム予備処理区画のフイルム加熱手
   段は、赤外線によってフイルムの加熱を行うＩＲヒータ
   であることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
3. 【請求項３】 フイルム予備処理区画のフイルム加熱手
   段は、フイルムと接触するロールによってフイルムの加
   熱を行う加熱ロールであることを特徴とする請求項１記
   載の真空成膜装置。
4. 【請求項４】 フイルム予備処理区画の排気手段は、メ
   インの真空ポンプとしてクライオポンプを使用すること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空成膜
   装置。