CN104294224B - 溅射装置和带薄膜的长条膜的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种溅射装置和带薄膜的长条膜的制造方法。本发明的溅射装置(10)用于在长条膜上形成薄膜。本发明的溅射装置(10)包括：真空室(11)；真空泵(12)，其用于对真空室(11)进行排气；供给辊(13)，其用于供给长条膜(17)；收纳辊(16)，其用于收纳长条膜(17)；成膜辊(15)，其设于真空室(11)内，用于沿着成膜辊(15)的表面输送长条膜(17)；靶材(18)，其与成膜辊(15)相对；气体配管(21)，其用于向真空室(11)内供给气体；导辊(28)，其用于引导长条膜(17)；导辊轴(24)，其设于导辊(28)的两端；轴承(25)，其用于支承导辊轴(24)；绝缘体(26)，其用于将导辊轴(24)与轴承(25)之间绝缘，导辊(28)的与长条膜(17)接触的接触面是浮动电位。

Description

溅射装置和带薄膜的长条膜的制造方法
技术领域
本发明涉及用于在长条膜上形成薄膜的溅射装置和带薄膜的长条膜的制造方法。
背景技术
作为在真空中进行的薄膜形成方法而广泛使用溅射法。在溅射法中，在低压氩气等溅射气体中，将基材作为阳极电位并将靶材作为阴极电位，通过向基材与靶材之间施加电压而生成溅射气体的等离子体。等离子体中的溅射气体离子与靶材相碰撞而轰击出靶材的构成物质。靶材的被轰击出的构成物质堆积在基材上而形成薄膜。
作为透明导电膜，广泛使用铟锡氧化物(Indium-Tin-Oxide：ITO)的薄膜。在形成铟锡氧化物(ITO)那样的氧化物薄膜时，使用反应性溅射法。在反应性溅射法中，除了供给氩气等溅射气体之外，还供给氧气等反应性气体。在反应性溅射法中，靶材的被轰击出的构成物质与反应性气体相反应而形成靶材的构成物质的氧化物等，该氧化物等堆积在基材上。
在溅射装置中，通常，靶材和阴极在机械上和电气上一体化。基材和靶材隔开规定间隔地相对。通常向基材与靶材之间供给溅射气体和反应性气体。溅射气体和反应性气体有时也分开供给，有时也以混合的方式供给。
在基材为硅晶圆、玻璃板的溅射装置中，利用机械臂或辊式输送机等进行基材的移送。在硅晶圆、玻璃板带电的情况下，在硅晶圆、玻璃板与机械臂或辊式输送机相接触之前，利用除电装置(离子产生装置)去除电荷。
但是，在基材为长条膜的情况下，在处理上与硅晶圆、玻璃板不同。长条膜的溅射装置和溅射方法记载在例如专利文献1(日本特开2009－19246)中。在为长条膜的情况下，不可能一次在整个长条膜上形成溅射膜。因此，一边利用放出侧的导辊引导自供给辊放出的长条膜，一边将该长条膜导向成膜辊(也称作筒辊)。将长条膜卷绕在成膜辊上不到1周，使成膜辊以恒定速度旋转而使长条膜恒速行进。在长条膜的与靶材相对的部分上进行成膜。成膜结束后的长条膜被收纳侧的导辊引导而卷取在收纳辊上。
作为长条膜，通常使用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等单独膜或层叠膜。当自供给辊放出由绝缘性的高分子材料构成的长条膜时，大多会使长条膜带静电。长条膜的带电电压达到数万伏特。
在放出侧的导辊处于与真空室相同的电位时，在自供给辊放出的长条膜上带有的静电会向导辊放电，从而有可能使长条膜产生损伤。
通常，为了防止放电，利用除电装置(离子产生装置)向供给辊与导辊之间的长条膜供给离子，以去除长条膜的电荷。但是，在长条膜的输送速度较快时，有可能使除电不充分。
在专利文献1(日本特开2009－19246)中记载有“同长条膜上的导电性薄膜相接触的导辊与真空槽绝缘，并处于浮动电位”。在溅射法中，由于等离子体中的带电粒子向导电性薄膜入射，因此，使导电性薄膜带电。若导辊接地，则电流在导电性薄膜中流动而产生焦耳热，成膜在热的作用下伸展。在专利文献1中，不必将不与导电性薄膜相接触的导辊保持为浮动电位。
长条膜带电的情况并不限于自供给辊放出长条膜时。与在专利文献1中视为问题的焦耳热不同，即使在长条膜上不具有导电性薄膜，也会产生静电的放电。因此，存在长条膜对所有的导辊均放电的可能性。因此，当使用离子除电装置时，不得不针对所有的导辊均设置除电装置。在为大型的溅射装置的情况下，由于导辊超过100根，因此，不仅会使除电装置的数量增多，而且还难以确保用于设置除电装置的空间。
专利文献1：日本特开2009－19246号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于，提供能够防止在长条膜上带有的静电向导辊放电的溅射装置和防止自长条膜向导辊放电的带薄膜的长条膜的制造方法。
用于解决问题的方案
(1)本发明的溅射装置用于在长条膜上形成薄膜。本发明的溅射装置包括：真空泵，其用于对真空室进行排气；供给辊，其用于供给长条膜；收纳辊，其用于收纳长条膜；成膜辊，其设于真空室内，用于沿着该成膜辊的表面输送长条膜；靶材，其与成膜辊相对；气体配管，其用于向真空室内供给气体；导辊，其用于引导长条膜；导辊轴，其设于导辊的两端；轴承，其用于支承导辊轴；以及绝缘体，其用于将导辊轴与轴承之间绝缘，导辊的与长条膜接触的接触面为浮动电位。
(2)本发明的溅射装置用于在长条膜上形成薄膜。本发明的溅射装置包括：真空室；真空泵，其用于对真空室进行排气；供给辊，其用于供给长条膜；收纳辊，其用于收纳长条膜；成膜辊，其设于真空室内，用于沿着成膜辊的表面输送长条膜；靶材，其与成膜辊相对；气体配管，其用于向真空室内供给气体；导辊，其用于引导长条膜；以及绝缘体，其用于将导辊的与长条膜接触的接触面覆盖而使导辊与长条膜之间绝缘，导辊的与长条膜接触的接触面是浮动电位。
(3)本发明的带薄膜的长条膜的制造方法包括在真空室内利用与长条膜之间的接触面为浮动电位的导辊来输送长条膜的工序。
(4)在本发明的带薄膜的长条膜的制造方法中，导辊包括：导辊轴，其设于导辊的两端；轴承，其用于支承导辊轴；以及绝缘体，其用于将导辊轴与轴承之间绝缘，导辊的与长条膜接触的接触面为浮动电位。
(5)在本发明的带薄膜的长条膜的制造方法中，导辊包括绝缘体，该绝缘体用于将导辊的与长条膜接触的接触面覆盖而使导辊与长条膜之间绝缘，导辊的与长条膜接触的接触面为浮动电位。
发明的效果
在本发明的溅射装置中，即使长条膜带静电，也不会自长条膜向导辊放电。由此，能够防止长条膜产生因放电而导致的损伤。
在本发明的带薄膜的长条膜的制造方法中，由于利用处于浮动电位的导辊输送长条膜，因此，即使长条膜带静电，也不会自长条膜向导辊放电。由此，能够防止长条膜产生因放电而导致的损伤。以下，将与长条膜之间的接触面处于浮动电位的导辊称作“绝缘导辊”。此外，当在长条膜上形成有导电膜时，长条膜的导电膜形成面成为导电性。但是，由于即使利用绝缘导辊引导导电性的长条膜也不会使长条膜产生损伤，因此，不会有什么问题。
附图说明
图1是本发明的溅射装置的整体的立体图。
图2的(a)是在本发明中使用的绝缘导辊的第一例的立体图，图2的(b)是在本发明中使用的绝缘导辊的第二例的立体图。
具体实施方式
图1是本发明的溅射装置10的一个例子的整体的立体图。本发明的溅射装置10包括真空室11和用于对真空室11进行排气的真空泵12。在真空室11内设有供给辊13、绝缘导辊14、成膜辊15以及收纳辊16。长条膜17自供给辊13放出且被绝缘导辊14引导，并卷绕在成膜辊15上不到一周，之后再次被绝缘导辊14引导而收纳于收纳辊16。靶材18隔开规定距离地与成膜辊15相对。在成膜辊15上连续地行进的长条膜17的与靶材18相对的位置形成溅射膜。在图1中示出了两个靶材18，但靶材18的个数并不限定。另外，设有用于向靶材18与成膜辊15之间供给溅射气体(例如氩气)和反应性气体(例如氧气)的气体配管21。
在本发明的溅射装置10中，在低压氩气等溅射气体中，将成膜辊15作为阳极电位且将靶材18作为阴极电位，向成膜辊15与靶材18之间施加电压而生成溅射气体的等离子体。等离子体中的溅射气体离子与靶材18相碰撞而轰击出靶材18的构成物质。靶材18的被轰击出的构成物质堆积在长条膜17上而形成薄膜。为了获得品质良好的膜，将成膜辊15控制在例如20℃～250℃的范围内的恒定温度。
作为透明导电膜，广泛使用铟锡氧化物(Indium-Tin-Oxide：ITO)的薄膜。在形成铟锡氧化物(ITO)那样的氧化物薄膜时，使用反应性溅射法。在反应性溅射法中，除了供给氩气等溅射气体之外，还供给氧气等反应性气体。在反应性溅射法中，靶材18的被轰击出的构成物质与反应性气体相反应而产生的靶材18的构成物质的氧化物等堆积在长条膜17上。
在本发明的溅射装置10中，靶材18和阴极19在机械上和电气上一体化。长条膜17和靶材18隔开规定间隔地相对。溅射气体和反应性气体向长条膜17与靶材18之间供给。溅射气体和反应性气体有时分开供给，有时以混合的方式供给。
图2的(a)是在本发明的溅射装置10中使用的绝缘导辊14a的第一例的立体图。图2的(b)是在本发明的溅射装置10中使用的绝缘导辊14b的第二例的立体图。
在图2的(a)的绝缘导辊14a中，导辊轴24和用于支承导辊轴24的轴承25之间被环形的绝缘体26绝缘，导辊28的与长条膜17接触的接触面处于浮动电位。轴承25处于与真空室11相同的电位。绝缘导辊14a的导辊28和导辊轴24是金属(例如在铝圆柱的表面上镀有硬质铬的金属)。因此，导辊28的与长条膜17接触的接触面为金属(例如镀有硬质铬的面)。
但是，由于导辊28和导辊轴24为浮动电位，因此，导辊28的与长条膜17接触的接触面也为浮动电位。因此，即使带电后的长条膜17与绝缘导辊14a相接触，也不会自长条膜17向绝缘导辊14a放电。因此，不会使长条膜17产生因放电而导致的损伤。
作为插入到导辊轴24与轴承25之间的环形的绝缘体26的材料，考虑到绝缘耐压和机械强度时，适合使用作为工程塑料的聚醚醚酮材料(PEEK(注册商标))。
图2的(b)的绝缘导辊14b的导辊31的表面被绝缘体32覆盖，绝缘导辊14b的与长条膜17接触的接触面处于浮动电位。由于导辊31和导辊轴34是金属(例如铝)，因此，导辊31和导辊轴34处于与真空室11相同的电位。
但是，由于绝缘导辊14b的与长条膜17接触的接触面被绝缘体32覆盖，因此，即使带电后的长条膜17与绝缘导辊14b相接触，也不会自长条膜17向绝缘导辊14b放电。因此，不会因放电而使长条膜17产生损伤。
作为覆盖导辊31的表面的绝缘体32的材料，考虑到绝缘耐压和形成膜的容易性时，适合使用氧化铝或氮化硅等陶瓷喷镀膜。
在将长条膜17自供给辊13放出时，长条膜17容易带电。但是，并不限于放出时，在长条膜17的输送路径上，长条膜17也有可能带电。在大型的溅射装置中使用100根以上的导辊。在任一导辊上产生放电，都会使长条膜17产生损伤，因此，期望对于所有的导辊均使用绝缘导辊14a、14b。
说明本发明的带薄膜的长条膜的制造方法。在图1的真空室11内，将绝缘性的长条膜17自供给辊13放出，利用绝缘导辊14引导长条膜17并将长条膜17卷绕在成膜辊15上不到一周。一边使成膜辊15以恒定速度旋转而使长条膜17恒速行进，一边在长条膜17的与靶材18相对的部分上进行例如透明导电膜的成膜。成膜结束后的长条膜17一边被收纳侧的绝缘导辊14引导一边卷取在收纳辊16上。为了获得品质良好的膜，将成膜辊15控制在例如20℃～250℃的范围内的恒定温度。
在溅射时，向成膜辊15与靶材18之间施加直流电压(或交流电压)而产生溅射气体(例如氩气)的等离子体。作为直流电压，例如，成膜辊15为0V(接地电位)，靶材18为－400V～－100V。使溅射气体离子与靶材18相碰撞，并使靶材18的自靶材18飞散出的材料(例如铟原子、锡原子)在长条膜17上进行成膜。
在自供给辊13放出绝缘性的长条膜17时，长条膜17大多带静电。在放出侧的导辊与真空室11导通而成为接地电位时，在自供给辊放出的长条膜上带有的静电有可能向导辊放电而使长条膜产生损伤。
但是，在本发明的带薄膜的长条膜的制造方法中，由于利用绝缘导辊14引导长条膜17，因此，即使长条膜17带电，其电荷也不会向绝缘导辊14放电。因此，能够避免因放电而使长条膜17产生损伤。
在长条膜17与收纳侧的绝缘导辊14相接触时，由于在长条膜17上形成有透明导电膜，因此，长条膜17的靠透明导电膜侧的面没有带电。但即使收纳侧的导辊是绝缘导辊14，也不会有什么不良。
产业上的可利用性
本发明的溅射装置和溅射方法在长条膜上形成薄膜、特别是形成铟锡氧化物(Indium-Tin-Oxide：ITO)等透明导电膜方面具有有用性。

Claims (3)

1.一种带薄膜的绝缘性的长条膜的制造方法，该带薄膜的长条膜是利用溅射装置在绝缘性的长条膜上形成薄膜而成的，其中，
该溅射装置具备：
真空室；
真空泵，其用于对上述真空室进行排气；
供给辊，其用于供给上述长条膜；
收纳辊，其用于收纳上述长条膜；
成膜辊，其设于上述真空室内，用于沿着该成膜辊的表面输送上述长条膜；
靶材，其与上述成膜辊相对；
气体配管，其用于向上述真空室内供给气体；
放出侧的导辊，其位于上述成膜辊的上游侧，用于引导上述长条膜；
上述导辊的与上述长条膜接触的接触面是浮动电位；
该制造方法的特征在于，
该制造方法包括：在成膜之前，在真空室内利用上述导辊来输送上述长条膜的工序。
2.根据权利要求1所述的带薄膜的绝缘性的长条膜的制造方法，其中，
上述导辊包括：
导辊轴，其设于上述导辊的两端；
轴承，其用于支承上述导辊轴；以及
绝缘体，其用于将上述导辊轴与上述轴承之间绝缘。
3.根据权利要求1所述的带薄膜的绝缘性的长条膜的制造方法，其中，
上述导辊包括绝缘体，该绝缘体用于将上述导辊的与上述长条膜接触的接触面覆盖而使上述导辊与上述长条膜之间绝缘。
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