JP2004307947A - 真空成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、フレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラおよびシートに触れなることがなく、フレキシブル基材に張力を付与し、複数の成膜方法で複数回成膜することが可能な、生産性に優れ、均一な膜を成膜することができるなど高品質の成膜面が得られる真空成膜装置を提供することを目的とする。
【解決手段】長尺のフレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラおよびシートに触れない真空成膜装置であって、１室以上の成膜室を周囲に持つ成膜ドラム内部に、巻き出しロールと、巻取りロールとを具備し、さらに、成膜ドラム内部および外部を移動可能なガイドロールを具備することを特徴とする真空成膜装置である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラ及びシートに触れなることがなく、フレキシブル基材に張力を付与し、複数の成膜方法で複数回成膜することが可能な、生産性に優れ、高品質の成膜面が得られる真空成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の真空成膜装置について、図１７〜２０に基づいて説明する。
図１７は、従来の真空成膜装置の一例で、インライン式真空成膜装置である。
シート状の基材を供給部１０で基材搬送台８に固定する。その時真空遮断弁１３は閉じられている。基材固定後、供給部１０の大気圧雰囲気が排気され成膜室２と同じ圧力になると、真空遮断弁１３が開き基材搬送台８が成膜室２に移動する。その後真空遮断弁１３が閉じ成膜が行なわれる。その後同様に各成膜室２〜４に搬送し成膜する。前進と後進を繰り返すことにより多層の成膜が可能である。このように従来のインライン式真空成膜装置は、隣り合った成膜室とその間を仕切る真空遮断弁、成膜室間を移動する基板搬送台８から成り立っている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
また、図１８は、従来の真空成膜装置の一例で、マルチチャンバ式真空成膜装置である。
シート状の基材を供給部１０で基材搬送台８に固定する。その時真空遮断弁１３は閉じられている。基材固定後、供給部１０の大気圧雰囲気が排気され中央の部屋と同じ圧力になると、真空遮断弁１３が開き基材搬送台８がロボットハンド１５によって中央の部屋を通り成膜室２〜４のいずれかに搬送され、基材搬送台８上の基材が成膜される。ロボットハンド１５による各成膜室２〜４への基材の出し入れを繰り返すことにより多層の成膜が可能である。このように従来のマルチチャンバ式真空成膜装置は、複数の成膜室とその成膜室に囲まれた部屋とその間を仕切る真空遮断弁と成膜室に基板を移動する基板搬送装置から成り立っている。（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
また、図１９は、従来の真空成膜装置の一例で、巻取り式真空成膜装置である。
ロール状の長尺フレキシブル基材を真空中で成膜ドラム１に巻き付けて成膜室２〜４を通し、連続して成膜を行なってから巻き取る。逆転して成膜することにより多層の成膜も可能である。このように従来の巻取り式真空成膜装置は、巻き出し部と成膜部と巻取り部から成り立っていて、連続して成膜が行なわれる。（例えば、特許文献３参照）
【０００５】
さらに、図２０は、図１９に示す巻取り式真空成膜装置の成膜ドラム１にシート状のフレキシブル基材１２をテープで貼りつけた状態である。成膜ドラム１を回転させながら繰返し成膜することにより多層の成膜が可能である。
回転テーブル上に巻き出し巻取り機構を載せ、回転テーブル周縁部にフィルム搬送ガイドを設け、一定量のフィルムを巻き出し回転しながら成膜する特許は公開されている。（特許文献４参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２９５５５１号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０３２７６号公報
【特許文献３】
特開２０００−１７４３７号公報
【特許文献４】
特開２００１−１１２２７１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の図１７、１８に示す多層成膜に用いられる従来の真空成膜装置の場合、複数の成膜方法で繰返し成膜し、成膜面にローラが触れることがなく大気中に取り出すことは可能であるが、下記の問題点がある。
（１）シートを成膜室に出し入れする際、真空遮断弁を開く。そのため、圧力，温度等の成膜条件が変動し、最適条件になるまで時間がかかる。それにより生産性が問題となる。
（２）シートの温度を制御するシート固定板が平面状であると、固定板からシートが浮く場所が発生する。そのため温度ムラが生じ、それにより膜厚及び膜組成にムラができるため品質上の問題が生じる。
【０００８】
また、上記の図１９に示す多層成膜に用いられる従来の真空成膜装置の場合、ロール状の長尺フレキシブル基材を供給して、複数の成膜方法で繰返し成膜することは可能である。成膜ドラム１に巻き付けて成膜するため、成膜ドラム１を均一に温度制御するとシートが密着しているためシート表面の温度も均一となる。また、連続して成膜できるため生産性も良い。しかし、下記の問題点がある。
（１）成膜面にローラが触れるため、成膜面の品質上に問題がある。
（２）多層成膜を行なうためには、巻取り式であるために各成膜方法の成膜時間を合わせる必要があり、成膜方法の組合せ、または膜厚の組合せが制限される。
（３）長尺フレキシブル基材を搬送するため高い張力が必要となり、フィルム伸縮による膜への悪影響が生じる。
【０００９】
上記の欠点を回避するため、上記の図２０に示す多層成膜に用いられる従来の方法として、上記の図１９に示す従来の真空成膜装置を使用して、シート状のフレキシブル基材１２を成膜ドラム１に貼り付けて、回転しながら成膜することにより繰り返し成膜する方法もある。しかし、下記の問題点がある。
（１）成膜時に発生する熱によりフレキシブル基材が膨張し、そのためフレキシブル基材にたるみが生じる。そのことにより、フレキシブル基材の温度分布が不均一になり、その結果、膜の厚さ、組成等が不均一になる。
【００１０】
回転テーブル上に巻き出し巻取り機構を載せ、回転テーブル周縁部にフィルム搬送ガイドを設け、一定量のフィルムを巻き出し回転しながら成膜する特許が開示されている（特許文献４参照）。この方式の場合、下記の問題点が予測される。
（１）真空中で成膜部の温度制御をするのに最適な方法である温度制御されたドラムにフィルムを接触させながら成膜することができない。それにより、膜厚、膜質等が不均一になる。
（２）複数の成膜室それぞれの間の隙間を最小限にして、成膜室それぞれの圧力、成膜用ガス、温度等の条件を変えることができない。そのため、同時に複数の異なった成膜を行なうことができず、生産性が悪い。
（３）フィルムの裏面も部分的に成膜される場合がある。そのため品質上の問題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題点を鑑みてなされたもので、フレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラおよびシートに触れることがなく、フレキシブル基材に張力を付与し、複数の成膜方法で複数回成膜することが可能な、生産性に優れ、均一な膜を成膜することができるなど高品質の成膜面が得られる真空成膜装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、すなわち請求項１に係る発明は、
長尺のフレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラおよびシートに触れない真空成膜装置であって、１室以上の成膜室を周囲に持つ成膜ドラム内部に、巻き出しロールと、巻取りロールとを具備し、さらに、成膜ドラム内部および外部を移動可能なガイドロールを具備することを特徴とする真空成膜装置である。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、
前記巻き出しロールと巻取りロールとが、フレキシブル基材を巻き込む方向に回転し、該フレキシブル基材に張力を付与する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置である。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、
前記成膜ドラムの表面温度を−２０℃〜２５０℃の範囲で温度制御する手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の真空成膜装置について図面に基づいて説明する。
図１〜図１６は、本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図でフレキシブル基材の搬送方法を示したものである。
図１は、成膜中の状態を示す。成膜ドラム１が回転し、成膜ドラム１に巻き付けられたフレキシブル基材１２は成膜室２〜６で成膜される。成膜ドラム内部にある巻き出しロール１６と巻取りロール１７は回転しない状態で成膜を行なうが、成膜による熱等でフレキシブル基材１２が伸びた場合は、巻き出しロール１６と巻取りロール１７が回転してフレキシブル基材１２を成膜ドラム１に密着させる。図２に示すように、成膜が終わり、成膜ドラム１が停止した状態を示す。成膜ドラム開口部７が中央の成膜室４の位置で停止する。そして、図３に示すように、成膜ドラム１の中央にあったガイドロール９が成膜室４と反対側に移動する。図４に示す成膜ドラム１が半周弱回転した時点でガイドロール９が成膜ドラム１の中央へ移動を始める。図５に示すように、図３に示す成膜ドラム１の位置から半周した時ガイドロール９は成膜ドラム１の中央に戻る。次ぎに、図６に示すように、成膜ドラム開口部７が開き、図７に示すように、ガイドロール９が成膜ドラム開口部７を通り成膜ドラム１の外に出る。この時、成膜されていないフレキシブル基材１２は巻き出しロール１６によって巻き出される。図８に示すように、成膜ドラム開口部７が閉じ、図９〜１１に示すように、成膜ドラム１が回転する。そして、図１２に示すように、一周して再び成膜ドラム開口部７が成膜室４と反対側の位置で停止する。その位置で成膜ドラム開口部７が開き、図１３に示すように、ガイドロール９が成膜ドラム１の中央へ移動し停止する。その時、成膜されたフレキシブル基材１２は巻取りロール１７によって巻き取られる。図１４に示すように、成膜ドラム開口部が閉じ、図１５に示すように、成膜ドラム１が回転を始めガイドロール９が成膜室４と反対側に移動し始める。そして、図１６に示すように、ガイドロール９が成膜ドラム１内限界まで移動し、成膜ドラム１がさらに回転する。成膜ドラム１は図１４に示す位置から半周回転して停止する（図３参照）。ガイドロール９が成膜ドラム１中央の位置に戻る（図２参照）。この状態で成膜ドラム１が回転し成膜が始まる（図１参照）。
【００１６】
本発明によれば、成膜ドラム内部に、巻き出しロールと、巻取りロールとを具備し、さらに、成膜ドラム内部および外部を移動可能なガイドロールを具備することで、成膜中にフレキシブル基材に張力をかけ、複数の成膜方法で複数回成膜することができる。このことにより下記のメリットがある。
（１）成膜による熱でフレキシブル基材が膨張しても、巻き出し巻取りローラが巻き込む方向に回転することにより、成膜中にフレキシブル基材に張力をかけられることでたるみを防ぎ、均一な膜を成膜することができる。それにより、複数の成膜方法で複数回成膜することができる。成膜方法及び膜厚の組合せが自由にでき、多品種でなおかつ高品質の多層成膜フレキシブル基材の生産が可能となる。
（２）巻取り式真空成膜装置の場合と異なり、成膜ドラムの回転速度を変えることにより成膜時間の異なる成膜方法の組合せが可能となる。
（３）巻取り式真空成膜装置と比較して低い張力で成膜ができるため、フレキシブル基材伸縮による膜への悪影響が少ない。
【００１７】
また、本発明によれば、フレキシブル基材を成膜面にローラが触れることなく繰返し成膜することができる。このことにより下記の利点がある。
（１）膜がローラ及びシートに付着してはがれることが無い。
（２）フレキシブル基材とローラ及びシート間のズレおよび圧縮力により膜に亀裂が生じることが無い。
（３）コンタミが挟みこまれて成膜面に埋め込まれたりすることが無い。
（４）ローラ及びシートの傷が成膜面に転写されることが無い。
【００１８】
また、本発明によれば、長尺のフレキシブル基材を断続的に繰返し成膜を行なうことができる。このことにより下記の利点がある。
（１）シート状のフレキシブル基材を繰返し成膜する方法は従来からあったが、成膜装置の全てあるいは部分的に大気雰囲気にしてシートを交換する必要があった。長尺のフレキシブル基材を断続的に繰返し成膜を行なうことができることにより、真空雰囲気の中で量産が可能となった。
（１）大気圧雰囲気に戻すことによるコンタミの舞い上がりが無くなり、品質が向上する。
（２）大気圧雰囲気に戻すことによる成膜条件の変動が無くなり、品質が安定する。
【００１９】
さらに、本発明によれば、成膜ドラムの表面温度を−２０℃から２５０℃の範囲で調節可能にしてある。このことにより下記の利点がある。
（１）このように、成膜ドラムの表面温度が−２０℃から２５０℃まで変えられることにより、成膜ドラムに密着したフレキシブル基材の温度も変化し、各種成膜方法それぞれの最適成膜温度にすることができる。このことにより、多品種でなおかつ高品質の成膜フレキシブル基材の生産が可能となる。
【００２０】
以上のことから、本発明の真空成膜装置は、高品質の多層成膜フレキシブル基材を高能率で生産することが可能となる。フレキシブル基材は合成樹脂フィルムあるいはガラスが適している。多層成膜フレキシブル基材の用途としてはバリア性、反射防止性、静電防止性等の機能を有する機能性フレキシブル基材として、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、電子ペーパー等に使用される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明により、フレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラおよびシートに触れなることがなく、フレキシブル基材に張力を付与し、複数の成膜方法で複数回成膜することが可能な、生産性に優れる、均一な膜を成膜することができるなど高品質の成膜面が得られる真空成膜装置を提供することができる。
【００２２】
特に、本発明の真空成膜装置は、１室以上の成膜室を周囲に持つ成膜ドラム内部に、巻き出しロールと、巻取りロールとを具備し、さらに、成膜ドラム内部および外部を移動可能なガイドロールを具備するこで、成膜中にフレキシブル基材に張力をかけ、複数の成膜方法で複数回成膜することができる。このことにより
（１）成膜による熱でフレキシブル基材が膨張しても、巻き出し巻取りローラが巻き込む方向に回転することにより、成膜中にフレキシブル基材に張力をかけられることでたるみを防ぎ、均一な膜を成膜することができる。それにより、複数の成膜方法で複数回成膜することができる。成膜方法及び膜厚の組合せが自由にでき、多品種でなおかつ高品質の多層成膜フレキシブル基材の生産が可能となる。
（２）巻取り式真空成膜装置の場合と異なり、成膜ドラムの回転速度を変えることにより成膜時間の異なる成膜方法の組合せが可能となる。
（３）巻取り式真空成膜装置と比較して低い張力で成膜ができるため、フレキシブル基材伸縮による膜への悪影響が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図２】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図３】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図４】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図５】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図６】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図７】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図８】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図９】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１０】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１１】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１２】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１３】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１４】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１５】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１６】本発明の一例を示す真空成膜装置の概略断面図であり、フレキシブル基材の搬送状態を説明する説明図である。
【図１７】従来のインライン式真空成膜装置の一例を示す概略断面図である。
【図１８】従来のマルチチャンバ式真空成膜装置の一例を示す概略断面図である。
【図１９】従来の巻取り式真空成膜装置の一例を示す概略断面図である。
【図２０】従来の方法で、巻取り式真空成膜装置の成膜ドラムにシート状のフレキシブル基材をテープで貼り付けた状態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
１・・・成膜ドラム
２・・・成膜室
３・・・成膜室
４・・・成膜室
５・・・成膜室
６・・・成膜室
７・・・成膜ドラム開口部
８・・・基材搬送台
９・・・ガイドロール
１０・・・供給部
１１・・・排出部
１２・・・フレキシブル基材
１３・・・真空遮断弁
１４・・・真空遮断弁
１５・・・ロボットハンド
１６・・・巻き出しロール
１７・・・巻取りロール

Claims (3)

1. 長尺のフレキシブル基材を真空中で繰返し成膜し、成膜中に成膜面がローラおよびシートに触れない真空成膜装置であって、１室以上の成膜室を周囲に持つ成膜ドラム内部に、巻き出しロールと、巻取りロールとを具備し、さらに、成膜ドラム内部および外部を移動可能なガイドロールを具備することを特徴とする真空成膜装置。
2. 前記巻き出しロールと巻取りロールとが、フレキシブル基材を巻き込む方向に回転し、該フレキシブル基材に張力を付与する機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
3. 前記成膜ドラムの表面温度を−２０℃〜２５０℃の範囲で温度制御する手段を具備することを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置。

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