JP2000239832A

JP2000239832A - 真空蒸着装置

Info

Publication number: JP2000239832A
Application number: JP11036605A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Oshima; 司大嶋; Takahiro Kubota; 隆弘窪田; Hiroshi Fujita; 浩藤田; Seiji Izeki; 清司伊関; Masuaki Takada; 益明高田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1999-02-16
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】走行中のフィルム表面に異なる元素からな
り、所定の組成比および目標厚みを有する混合膜を、長
時間連続的に、且つ、均一に形成できる真空蒸着装置を
提供する。【解決手段】真空槽内で走行するフィルムに異なる元
素からなる混合膜を形成可能であって、異なる種類の蒸
着材料１０を保持するため、これらの蒸着材料１０を仕
分ける薄い仕切り板１３を備えた坩堝８と、蒸着材料１
０を加熱して加熱蒸発させる電子銃４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】本発明は真空蒸着装置に関
し、詳しくは、フィルム上に異なる元素からなる混合膜
を形成するための真空蒸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、真空槽中を走行するフィルムに複
数の材料を同時に蒸着させて混合膜を形成する装置とし
て、例えば、特開平４−２１８６６０号公報に記載され
ている装置がある。これは、走行する基板と直行する方
向に対向・配置された坩堝が基板の走行方向に隣接して
配置されている真空蒸着装置である。この装置は、走行
基板の走行方向に坩堝を隣接して配置することにより、
２種類の蒸着材料から蒸発した各々の材料が走行基板に
付着するまでに時間差を生じる。このため、基板の走行
方向に対して均一に分散された膜を形成することができ
ないという問題があった。

【０００３】この問題を改善する装置として、例えば特
開平６−２３５０６１号公報に記載されている装置があ
る。これは、複数の蒸着材料を収納した複数の坩堝を、
図６に示すように、走行基板の走行方向と交差する方向
にほぼ直線上に配置させた真空蒸着装置である。この装
置は、複数の蒸着材料から蒸発した各々の材料が走行基
板に付着するまでに時間差が生じ難いために、蒸着膜の
厚み方向に均一な混合膜を形成できる利点がある。

【０００４】しかしながら、この装置では、隣合う異な
る蒸着材料の間にある坩堝の側壁部の幅が未蒸着領域と
なるため、走行基板の幅方向に形成される実際の蒸着膜
の総厚みは、上記側壁部の略上方では蒸着速度が低下す
ることにより、不均一になるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の技術では複数の混合膜を走行フィルムの幅方向および
走行方向に均一に分散・形成させ、しかも一定の組成比
および厚みとなるように、長時間連続に、且つ、安定に
形成することは困難であった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題点を解消し、走行中のフィルム表面に異なる
元素からなり、所定の組成比および目標厚みを有する混
合膜を、長時間連続的に、且つ、均一に形成できる真空
蒸着装置を提供することにある。尚、本発明において
「フィルム」とは、幅および長さに対して厚みの薄い形
状の材料を総称するものとし、本来のフィルムのみなら
ずシート状材料を含む概念として用いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項記載
の発明により達成される。すなわち、本発明に係る真空
蒸着装置の特徴構成は、真空槽内で走行するフィルムに
異なる元素からなる混合膜を形成可能であって、異なる
種類の蒸着材料を保持するため、これらの蒸着材料を仕
分ける薄い仕切り部を備えた材料保持手段と、前記蒸着
材料を加熱して加熱蒸発させる加熱手段とを備えること
にある。

【０００８】この構成によれば、異なる複数の蒸着材料
間は厚みを有する坩堝の側壁ではなく、薄い仕切り部で
区分けされるため、異なる蒸着材料間の未蒸着領域を極
小にでき、例えば加熱手段として電子銃を用いた場合に
は、隣接する各蒸着材料の境界近傍部分にまで電子線を
照射できる。従って、仕切り部の上方近傍での蒸着速度
が低下するということがない。仕切り部の厚みは、２〜
１０ｍｍが好ましく、５ｍｍ前後であることが一層好ま
しい。仕切り部の厚みは薄い程好ましいが、２ｍｍ未満
にまで薄くすると、加熱手段からの加熱による消耗のた
め使用時間が短くなり、かえってコスト高になるので好
ましくない。

【０００９】その結果、フィルム上に形成される蒸着膜
の幅方向の均一性が向上し、走行中のフィルム表面の幅
方向および長さ方向にわたって、異なる元素からなり、
所定の組成比および目標厚みを有する混合膜を、連続
的、且つ均ーに形成できる真空蒸着装置を提供できた。

【００１０】前記材料保持手段が坩堝であり、前記加熱
手段が電子銃であると共に、前記坩堝内に前記仕切り部
が配置されていて、この仕切り部が前記電子銃から照射
される電子線の入射角度と略同じ角度に傾斜して配置さ
れることが好ましい。

【００１１】このように構成されていると、蒸着材料を
保持できる耐熱性の容器内に各材料毎に仕分けることが
できるので、長時間の連続使用に耐えるのみならず、電
子線の入射を妨げることなく、隣接する各蒸着材料の極
近傍部にまで電子線を照射でき、蒸着材料が使用に伴い
蒸発消耗して高さが低くなっていく際にも、仕切り部の
影響を少なくできて、長時間連続蒸着してもフィルムの
幅方向および走行方向の蒸着膜の厚みを、一層均一に安
定させることができて都合がよい。

【００１２】更に、仕切り板の間隔を１０〜１２０ｍｍ
とすることが好ましい。このようになっていると、蒸着
膜の組成比を幅方向に均一にできて都合がよい。仕切り
板の間隔を１０ｍｍ未満とすると、蒸着材料に比べて仕
切り板の容積が相対的に大きくなって蒸着材料の補充頻
度が多くなるなど、蒸着効率が低くなって好ましくな
い。又、仕切り板の間隔が１２０ｍｍを越えると、異な
る蒸着材料を被蒸着材の幅方向に均一に照射し難くなっ
て好ましくない。

【００１３】前記仕切り部が、炭素を含む材料からなる
ことが好ましい。このようになっていると、電子線によ
り加熱された蒸着材料からの熱を受けたり、蒸発した蒸
着材料が仕切り部に付着しても仕切り部自体が破損する
ことを防止できて都合がよい。炭素を含む材料として、
炭素繊維強化炭素材のような炭素系複合材料であること
がより好ましい。電子線の照射に対して一層破損し難
く、耐熱強度が高いので、この部分の冷却を必ずしも要
しないからである。

【００１４】前記加熱手段が電子銃であり、前記材料保
持手段が前記電子銃から照射される電子線に対して遠近
移動可能になっていることが好ましい。このようになっ
ていると、材料保持手段内に収納されている蒸着材料を
照射する電子線の照射条件（電子銃と蒸着材料との距離
など）を可能な限り一定にでき、蒸着材料を被蒸着材の
幅方向および走行方向に一層均一に蒸着できて都合がよ
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を、図面
を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態におけ
る真空蒸着装置の概略全体構造を示す。この真空蒸着装
置は、真空槽６内の巻き出しロール１にセットされたフ
ィルム１１が冷却ロール３上を走行し、テンションロー
ル５を通り、巻き取りロール２で巻き取られる。真空槽
６内の真空度は、油拡散ポンプ（図示略）等からなる排
気装置９により所定の真空度に維持される。真空槽６の
底部に配置された材料保持手段の一例である坩堝８は、
加熱手段の一例である電子銃４の軸方向に向かってフィ
ルム１１の蒸着面と平行を保ちながら低速で移動する。
つまり、図１に示す電子銃４に対して接近または離間す
ることにより、坩堝８内に収納されている蒸着材料１０
を照射する電子線の照射条件（電子銃と蒸着材料との距
離など）ができるだけ一定になるように配慮されてい
る。電子銃４は、坩堝８に収納された蒸着材料１０に対
して電子線１２を照射する。電子線１２により加熱され
蒸発した材料の一部は、冷却ロール３上を走行するフィ
ルム１１の表面に蒸着される。尚、図番７は被蒸着材料
（この場合、フィルム１１）上に均一で良好な蒸着膜を
形成するための遮蔽板であり、図番１５は坩堝８を冷却
するために冷水などを流通させる冷却管である。

【００１６】

【実施例】以下に、実際に行った例を示す。蒸着される
フィルム１１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）フィルム（東洋紡績（株）製、Ｅ５１００）を用い
た。その他の適用できるフィルム、特に高分子フィルム
としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４、ポリ塩
化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等が挙げられるが、材料
に特に限定するものではない。

【００１７】蒸着源として、３〜５ｍｍ程度の大きさの
粒子状の酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃ 、純度９９．５
％）と酸化珪素（ＳｉＯ₂ 、純度９９．９％）を用い
た。これら蒸着材料１０を保持する坩堝８の外枠を銅で
製作すると共に、薄い仕切り部として、炭素繊維強化炭
素材（炭素系複合材）製の仕切り板１３を坩堝８内に配
置した。この仕切り板１３は、後述するように、電子銃
４から照射される電子線１２が各蒸着材料１０に入射さ
れる角度とほぼ等しい角度に傾けて配置してある。これ
は、電子線１２の入射を妨げることなく隣接する各蒸着
材料１０間の極近くにまで電子線を照射できるようにす
るためである。仕切り板１３で確保された各ブロックに
は、前記２種類の蒸着材料を交互に均一に収容した。図
２、３に、本実施例に用いた坩堝８の概略構造を示す。
尚、図２で，Ａは酸化アルミニウム、Ｓは酸化珪素を示
す。又、酸化アルミニウムと酸化珪素を蒸着した高分子
フィルムは、食品、医療品、電子部品など気密性を要求
される包装材料やガス遮断材料として広く利用され得
る。

【００１８】電子銃４として、出力２５０ｋＷのもの
を、フィルム幅方向に平行に配置した坩堝８に対面する
ように配置した。この電子銃４により、坩堝内に交互配
置された酸化珪素が４ブロック、酸化アルミニウムが４
ブロックの計８ブロックの蒸着材料を蒸着させる仕様と
した。この実施例では１台の電子銃を使用したが、坩堝
８に投入する総エネルギー量が１台で確保できない場合
や、広幅の高分子フィルムを蒸着する場合などでは、複
数の電子銃を用いて、蒸着領域を分割する方法を採用し
てもよく、電子銃の設置台数は特に限定されない。

【００１９】蒸着中の真空槽６内の圧力は、４×１０^-2
Ｐａ以下を常時維持できるような排気系とした。具体的
には、５０，０００Ｌ／秒の油拡散ポンプを真空槽底部
に直接接続する構造にした。尚、蒸着した混合膜層の厚
みの測定方法は特に限定されないが、テンションロール
５の略真上で、且つ高分子フィルム１１の幅方向の中央
に配置されたオンライン厚み測定装置（図示略）にて連
続的に測定すると、連続したデータが得られ利便性が高
まって好ましい。

【００２０】各仕切り板１３によって区分けされた蒸着
材料１０から蒸発するガスの分布は、図４のａ，ｂに示
すように、真上が最も強く、横に広がるほど強度が低下
する分布を示す。この分布強度および形状は、電子線の
強度、電子線が入射される角度、電子銃と坩堝までの距
離、蒸発面積などに主に依存する。従って、薄膜を形成
するフィルムの幅方向および走行方向に組成比が同じ
で、且つ総厚みが均一な膜を形成させるためには、蒸着
材料１０の配置が最も重要である。今回、実施した蒸着
材料１０の配置法を図３に示す。仕切り板１３の厚みは
５ｍｍ、冷却ロール３と最も近い坩堝８表面までの距離
は、約２００ｍｍとした。仕切り板１３のピッチは、約
１００ｍｍピッチとした。また、坩堝８は電子線１２の
入射側に近づく方向で、約２ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動
させた。

【００２１】図４に、本実施例による蒸発特性と膜厚分
布の測定結果を示し、図５に、比較例として図６に示す
坩堝に交互に酸化アルミニウムＡ及び酸化珪素Ｓを配置
して蒸着した場合の蒸発特性と膜厚分布の結果を示す。
図５において、各坩堝の側壁の厚みは２０ｍｍである。
図４、５で、ａは酸化アルミニウムの膜厚分布、ｂは酸
化珪素の膜厚分布、ｃは幅方向の厚み分布を示す。同図
は、縦軸に混合蒸着膜の膜厚（各位置での膜厚を最大膜
厚で除して、×１００したもの）、横軸にフィルム位置
を表す。図４と図５の比較により、本実施形態による真
空蒸着装置の方が従来の装置よりフィルム幅方向に均一
に蒸着されていることが判る。

【００２２】〔別実施の形態〕（１）上記実施形態では、蒸着材料保持手段の容器とし
て銅製の坩堝を示したが、これに限定されず、電子線な
どの加熱手段に対して損傷し難い材質のものであれば、
他の材料でもよい。そして、容器は蒸着材料を保持でき
れば、バスケットのような形状でもよく、又、加熱手段
も電子銃に限られず、抵抗加熱、誘導加熱方式などによ
ってもよい。

【００２３】（２）上記実施形態では、真空槽としてい
わゆる１チャンバー式を用いた例を示したが、フィルム
等の被蒸着材料を走行する室と蒸着材料を加熱する室と
を異なる減圧状態にして真空蒸着を行う、いわゆる２チ
ャンバー式の装置にも、本発明を適用できる。

【００２４】（３）上記実施形態では、被蒸着材料の巻
き出しロール及び巻き取りロールを真空槽内に配置した
例を示したが、巻き出しロール及び巻き取りロールを蒸
着する真空槽外に配置し、蒸着を高真空槽内で行う連続
方式の装置にも適用できる。

【００２５】（４）上記実施形態では、フィルム状の被
蒸着材料として高分子フィルムを例に挙げたが、被蒸着
材料としては紙、布などでもよい。又、蒸着材料とし
て、上記した酸化アルミニウムと酸化珪素以外に、種々
の元素、化合物を使用することができ、更に２種以上の
蒸着材料を用いて２種以上の元素または成分からなる混
合膜を形成するようにしてもよい。

【００２６】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範
囲に記載されている技術思想内において種々の改良・改
変が可能である。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、走行
中のフィルム表面に異なる元素の混合膜の組成比および
目標厚みを有する混合膜を、フィルム幅方向および走行
方向に対して長時間連続的に、且つ均ーに安定して形成
できる真空蒸着装置を提供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る真空蒸着装置の概略
全体構成図

【図２】本発明の真空蒸着装置に用いる坩堝の構造とそ
の材料配置を説明する図

【図３】図２の坩堝の構成を説明する図

【図４】本実施形態の坩堝を用いた場合の蒸発特性と厚
み分布を説明するグラフ

【図５】従来の坩堝を用いた場合の蒸発特性と厚み分布
を説明するグラフ

【図６】従来の真空蒸着装置に用いられている坩堝とそ
の配置を示す図

【符号の説明】

４加熱手段（電子銃）６真空槽８材料保持手段１０蒸着材料１２電子線１３仕切り部

フロントページの続き (72)発明者藤田浩滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内 (72)発明者伊関清司滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内 (72)発明者高田益明滋賀県大津市堅田二丁目１番１号東洋紡績株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA29 AA30 BC01 BD14 CA02 CA39 CA65 DA02 EA06 EB01 EB31 ED04 ED06 ED09 4K029 AA11 AA25 BA44 BA46 BB01 BD00 CA01 DA01 DB05 DB10 DB13 DB21 JA10 KA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空槽内で走行するフィルムに異なる元
素からなる混合膜を形成可能な真空蒸着装置において、
異なる種類の蒸着材料を保持するため、これらの蒸着材
料を仕分ける薄い仕切り部を備えた材料保持手段と、前
記蒸着材料を加熱して加熱蒸発させる加熱手段とを備え
ることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】前記材料保持手段が坩堝であり、前記加
熱手段が電子銃であると共に、前記坩堝内に前記仕切り
部が配置されていて、この仕切り部が前記電子銃から照
射される電子線の入射角度と略同じ角度に傾斜して配置
される請求項１の真空蒸着装置。
【請求項３】前記仕切り部は１０〜１２０ｍｍ間隔で
配置され、前記蒸着材料を交互に配置できる請求項１又
は２の真空蒸着装置。
【請求項４】前記仕切り部が炭素を含む材料からなる
請求項１〜３のいずれか１の真空蒸着装置。
【請求項５】前記加熱手段が電子銃であり、前記材料
保持手段が前記電子銃から照射される電子線に対して遠
近移動可能になっている請求項１〜４のいずれか１の真
空蒸着装置。