JP2006111931A - Pressure gradient type ion plating film-forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum film-forming apparatus which can form a film even on an electrically insulative material, thoroughly stably form the film on an objective substrate and stably provide a film-formed substrate, and uses a pressure gradient type ion plating method. <P>SOLUTION: A vacuum chamber has a film-forming chamber for forming a film and a substrate transfer chamber for transferring the substrate. The film-forming chamber has an ion-plating film-forming section of a pressure gradient hollow cathode type. The film-forming chamber and the substrate transfer chamber are physically partitioned in terms of pressure by a drum for forming the film and a partition, except the periphery of a region to be film-formed of the drum for forming the film. The ion-plating film-forming section has a first electron-returning electrode which returns electrons in an electrically floating condition, installed in a short pipe; and has a second electron-returning electrode for returning electrons in the electrically floating condition, installed in a first partition chamber which is placed in the vicinity of the drum for forming the film in a film-forming chamber side of the substrate transfer chamber, and at a position in the downstream side of the film-forming region for forming the film, of which the electrical insulation is kept, in the direction of transferring the substrate, has a release port toward the drum for forming the film, and partitions the two chambers in terms of pressure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、イオンプレーティング法により基材の一面に薄膜を形成する真空成膜装置に関し、特に、ロールから巻き出し、ロールに巻き取ることができるフィルム基材に対して、電気的絶縁性物質からなる薄膜を、連続的に、安定的、且つ効率的に成膜することができる圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置に関する。   The present invention relates to a vacuum film forming apparatus for forming a thin film on one surface of a substrate by an ion plating method, and in particular, an electrically insulating substance for a film substrate that can be unwound from a roll and wound on a roll. The present invention relates to a pressure gradient ion plating film forming apparatus capable of continuously, stably and efficiently forming a thin film made of

従来、圧力勾配型イオンプレーティング方法を用いて薄膜を基板上に形成する真空成膜装置は、例えば、真空(第27巻、第2号64ページ(1984年)〜非特許文献1)に示される通り、公知の技術として知られている。
真空 第27巻、第2号64ページ(1984年) 図3は圧力勾配型イオンプレーティング装置を示している。 図3に示すイオンプレーティング装置は、圧力勾配型プラズマガン11(以下、単に、プラズマガンとも言う)により真空チャンバー12内にプラズマを発生させて真空チャンバー内に配置した基板13上に蒸着により薄膜を形成するものである。 さらに詳細に説明すれば、プラズマガン11は、放電電源14のマイナス側に接続された陰極15と、放電電源14のプラス側に抵抗を介して接続された環状の第1中間電極16、第2中間電極17を備え、陰極15側から放電ガスの供給を受け、前記放電ガスをプラズマ状態にして第2中間電極17から真空チャンバー12内に向けて流出させるような配置にされている。 真空チャンバー12は、図示しない真空ポンプにより接続され、その内部は所定の減圧状態に保たれている。 また真空チャンバー12の第2中間電極17に向けて突出した短管部12Aの外側には、この短管部12Aを包囲するように収束コイル18が設けられている。 真空チャンバー12内の下部には、放電電源14のプラス側に接続された導電性材料からなるハース19が載置されており、このハース19上の凹所に薄膜の材料となる導電性あるいは絶縁性の蒸着材料が収められている。 さらに、ハース19の内部にはハース用磁石21が設けられている。 そして、第2中間電極17から蒸着原料20に向けてプラズマビーム22が形成され、蒸着原料20が蒸発され、基材13の下面に付着し、薄膜が形成される。 なお、収束コイル18はプラズマビーム22の横断面を収縮させる作用を、またハース用磁石21はプラズマビーム22をハース19に導く作用をしている。
Conventionally, a vacuum film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by using a pressure gradient ion plating method is shown in, for example, vacuum (Vol. 27, No. 2, page 64 (1984) to Non-Patent Document 1). As is known, it is known as a known technique.
Vacuum Vol. 27, No. 2, p. 64 (1984) FIG. 3 shows a pressure gradient ion plating apparatus. The ion plating apparatus shown in FIG. 3 generates a thin film by vapor deposition on a substrate 13 disposed in a vacuum chamber 12 by generating a plasma in a vacuum chamber 12 by a pressure gradient type plasma gun 11 (hereinafter also simply referred to as a plasma gun). Is formed. More specifically, the plasma gun 11 includes a cathode 15 connected to the negative side of the discharge power source 14, an annular first intermediate electrode 16 connected to the positive side of the discharge power source 14 via a resistor, and a second intermediate electrode 16. An intermediate electrode 17 is provided, and the discharge gas is supplied from the cathode 15 side, and the discharge gas is put into a plasma state and flows out from the second intermediate electrode 17 into the vacuum chamber 12. The vacuum chamber 12 is connected by a vacuum pump (not shown), and the inside thereof is kept in a predetermined reduced pressure state. A converging coil 18 is provided outside the short tube portion 12A that protrudes toward the second intermediate electrode 17 of the vacuum chamber 12 so as to surround the short tube portion 12A. A hearth 19 made of a conductive material connected to the positive side of the discharge power source 14 is placed in the lower part of the vacuum chamber 12, and a conductive or insulating material serving as a thin film material is placed in a recess on the hearth 19. Contains a vapor deposition material. Further, a hearth magnet 21 is provided inside the hearth 19. And the plasma beam 22 is formed toward the vapor deposition raw material 20 from the 2nd intermediate electrode 17, the vapor deposition raw material 20 is evaporated, it adheres to the lower surface of the base material 13, and a thin film is formed. The focusing coil 18 has a function of contracting the cross section of the plasma beam 22, and the hearth magnet 21 has a function of guiding the plasma beam 22 to the hearth 19.

図3に示す装置により電気的絶縁性物質を成膜する場合、ハース(アノード部)19の表面、真空チャンバー12の内面等に絶縁性物質が付着し、特にハース19の表面が電気的に絶縁された状態となり、真空チャンバー12の内で通電不能となる結果、電極各部がチャージアップする現象が成膜時間経過とともに進行する。
このような、絶縁性物質が付着してチャージアップが進み通電不能となった部分に入射しようとした電子は反射され、イオンとの結合により電気的に中和されるか、最終的に電気的帰還が可能な場所に到達するまで電子の反射は繰り返されることとなる。
このため、プラズマビーム22に対する連続的な安定制御ができなくなり、成膜の安定性が損なわれるという問題が生じる。
このような問題を解決するための技術として、電気的絶縁性物質を成膜する手法が、特開平11−269636号公報(特許文献1)に開示されている。
特開平11−269636号公報 特許文献1においては、真空チャンバー内に向けてプラズマガン出口部に発生するプラズマビームの周囲を取り囲み、電気的に浮遊状態として突出させた絶縁管と、前記短管部内にて絶縁管の外周部を取り囲むとともに、プラズマ出口部よりも高い電位状態とした電子帰還電極を設けた構成とすることにより、上記の問題を解決している。 しかし、ここに記載のものは、電気的絶縁性物質を成膜する場合、成膜された基材への帯電の問題を考慮した構造ではなく、安定的に成膜された基材を得ることができず、問題となっていた。
When an electrically insulating material is formed by the apparatus shown in FIG. 3, the insulating material adheres to the surface of the hearth (anode portion) 19 and the inner surface of the vacuum chamber 12, and the surface of the hearth 19 is particularly electrically insulated. As a result, the energization in the vacuum chamber 12 becomes impossible, and as a result, the phenomenon that each part of the electrode is charged up proceeds with the elapse of the film formation time.
Electrons that attempt to enter such areas where insulating materials adhere and charge up progresses and cannot be energized are reflected and either neutralized by coupling with ions, or finally electrically The reflection of electrons will be repeated until it reaches a place where it can return.
For this reason, the continuous stable control with respect to the plasma beam 22 cannot be performed, and there arises a problem that the stability of the film formation is impaired.
As a technique for solving such a problem, a technique for forming an electrically insulating material is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-269636 (Patent Document 1).
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-269636, an insulating tube that surrounds a plasma beam generated at a plasma gun outlet toward a vacuum chamber and protrudes in an electrically floating state; The above problem is solved by providing an electron return electrode that surrounds the outer periphery of the insulating tube and has a higher potential than the plasma outlet. However, in the case of depositing an electrically insulating substance, the structure described here is not a structure that takes into account the problem of charging the deposited substrate, but obtains a stably deposited substrate. I couldn't, and it was a problem.

一方、ロールから巻き出し、ロールに巻き取ることができるフィルムのような基材に対して、電気的絶縁性物質からなる薄膜を、連続的に成膜する方法が、特公平6−21349号公報(特許文献2)に記載されている。
特公平6−21349号公報 しかし、ここに記載のものは、電気的絶縁性物質を成膜する場合、上記のチャージアップの進行に起因する問題や、成膜された基材への帯電の問題を考慮した構造ではなく、充分安定的に成膜することができず、問題となっていた。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 6-21349 discloses a method of continuously forming a thin film made of an electrically insulating material on a substrate such as a film that can be unwound from a roll and wound on the roll. (Patent Document 2).
However, in the case of forming an electrically insulating substance, the problem described herein is due to the above-mentioned problem caused by the progress of charge-up and the problem of charging the formed substrate. In view of this, the film cannot be formed sufficiently stably, which is a problem.

上記のように、近年、圧力勾配型イオンプレーティング方法を用いて、対象とする基材上に薄膜を成膜する真空成膜装置が、種々、開示されているが、特に、電気的絶縁性物質を成膜する場合において、対象とする基材上に充分安定的に成膜することができ、且つ、能率的且つ安定的に、成膜された基材を得ることができる真空成膜装置が求められていた。
本発明はこれに対応するもので、電気的絶縁性物質を成膜する場合にも対応でき、対象とする基材上に充分安定的に成膜することができ、且つ、安定的に、成膜された基材を得ることができる、圧力勾配型イオンプレーティング方法を用いた真空成膜装置を提供しようとするものである。
特には、ロールから巻き出し、ロールに巻き取ることができるフィルムのような基材に対して、電気的絶縁性物質からなる薄膜を、連続的に、安定的、且つ効率的に成膜することができる真空成膜装置を提供しようとするものである。
As described above, in recent years, various vacuum film forming apparatuses for forming a thin film on a target substrate using a pressure gradient ion plating method have been disclosed. In the case of depositing a substance, a vacuum film-forming apparatus that can form a film on a target substrate sufficiently stably and can efficiently and stably form a film-formed substrate. Was demanded.
The present invention corresponds to this, and can be applied to the case where an electrically insulating substance is formed, can be formed sufficiently stably on a target substrate, and can be stably formed. An object of the present invention is to provide a vacuum film forming apparatus using a pressure gradient type ion plating method capable of obtaining a filmed substrate.
In particular, a thin film made of an electrically insulating material is continuously, stably and efficiently formed on a substrate such as a film that can be unwound from a roll and wound on the roll. An object of the present invention is to provide a vacuum film forming apparatus that can perform the above process.

本発明の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置は、イオンプレーティング法により基材の一面に薄膜を形成する真空成膜装置であって、真空チャンバー内に、成膜を行うための成膜室と基材を搬送するための基材搬送室とを有し、前記基材搬送室側には、成膜用ドラムを有し、且つ、該成膜用ドラムの一部を被成膜領域部として成膜室側に向け、突出させて設置している、基材を搬送するための基材搬送部を配し、前記成膜室側には、圧力勾配型プラズマガンを有する圧力勾配型ホローカソード型のイオンプレーティング成膜部を備え、基材を前記成膜用ドラムの周囲に沿わせて搬送し、沿わせた状態で成膜するもので、前記成膜室と前記基材搬送室との間は、前記成膜用ドラムの前記被成膜領域部の周辺を除き、前記成膜用ドラムと仕切り部により物理的に仕切られ、前記成膜室と前記基材搬送室とが、圧力的に仕切られているものであり、また、前記イオンプレーティング成膜部は、成膜室の側面側、前記圧力勾配型プラズマガンの出口部に向けて突出させた前記真空チャンバーの短管部を配し、該短管部を包囲し、前記圧力勾配型プラズマガンからのプラズマビームの横断面を収縮させる収束コイルを備え、前記プラズマビームを成膜室内に配置した蒸着材料の表面に導き、成膜用ドラムの被成膜領域部において基材の一面上に薄膜を形成するものであり、前記短管部内に、プラズマビームの周囲を取り囲み、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第1の電子帰還電極を設け、且つ、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の下流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第1の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第2の電子帰還電極を設けていることを特徴とするものである。
そして、上記の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の上流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第2の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第3の電子帰還電極を設けていることを特徴とするものである。
そしてまた、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記イオンプレーティング成膜部は、磁場およびまたは電場により、収束コイル内を通過して収束されたプラズマビームを制御して、蒸着材料に入射されるプラズマビームの形状を基材の幅方向にシート状に広幅にするプラズマビーム形状制御部を備えていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、前記電子帰還電極の電位よりも電気的に高い電位に設定されていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは電気的にフローティングレベルに設定されていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラム、前記圧力勾配型プラズマガン、前記電子帰還電極の各部間には、絶縁性の、あるいは、絶縁電位に保持された仕切板が設けられていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記基材搬送部は、基材を前記成膜用ドラムへ供給するための基材巻き出し部と、基材を前記成膜用ドラムから巻き取るための基材巻き取り部とを備え、前記成膜用ドラムへの基材の巻き出し供給、前記成膜用ドラムからの基材の巻き取りを行い、基材を連続的に搬送させながら、成膜を行うものであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムの被成膜領域部よりも後段、基材搬送室側に、成膜により発生した基材帯電を除去する基材帯除去部を備えたことを特徴とするものであり、該基材帯電除去部が、プラズマ放電装置であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムの被成膜領域部よりも前段、基材搬送室側に、プラズマ放電処理装置を備えていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、少なくとも、ステンレス、鉄、銅のいずれか1以上を含む材料により形成されていることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、その表面が平均粗さRaが10nm以下であることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、冷却媒体およびまたは、熱源媒体あるいはヒータを用いることにより、−20℃〜+200℃の間で一定温度に設定することができる温度調節部付きであることを特徴とするものである。
また、上記いずれかの圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、成膜する基材に覆われない領域部である非覆領域部を、絶縁性とするものであることを特徴とするものであり、前記絶縁性の非覆領域部は、Al、Si、Ta、Ti、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hfのいずれか1以上の酸化膜または窒化膜にて被膜されていることを特徴とするものである。
あるいは、前記絶縁性の非覆領域部を、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂のいずれか1の成形体またはテープまたはコーティング膜、あるいは、マイカテープにより被膜してあることを特徴とするものである。
尚、ここでは、イオンプレーティング成膜部とは、成膜室側に配されたイオンプレーティング成膜に寄与する構成を言い、イオンプレーティング成膜に寄与する各機能部を全て含む。
また、ここで、「成膜室と基材搬送室とが、圧力的に仕切られている」とは、基材を搬送させながら成膜作業をする際、成膜室と基材搬送室とが、成膜作業に必要な圧力範囲で、それぞれ個別に圧力を制御でき、実用レベルで、基材搬送室側から成膜室へのガスや水分の流入を防止でき、成膜室から基材搬送室側への蒸着材料の流入を防止できる状態であることを意味する。
また、ここで、「AおよびまたはB」とは、A、AとB、Bの全ての場合を含むものである。
The pressure gradient ion plating film forming apparatus of the present invention is a vacuum film forming apparatus for forming a thin film on one surface of a substrate by an ion plating method, and is a film forming for forming a film in a vacuum chamber. And a base material transport chamber for transporting the base material, the base material transport chamber side having a film forming drum, and a part of the film forming drum being a film forming region A base material transporting part for transporting the base material, which is installed to project toward the film forming chamber side as a part, is arranged, and on the film forming chamber side, a pressure gradient type having a pressure gradient type plasma gun A hollow cathode type ion plating film forming section is provided, and the substrate is transported along the periphery of the film-forming drum, and the film is deposited in the aligned state. Between the chamber and the film formation drum except for the periphery of the film formation region of the film formation drum. The film forming chamber and the base material transfer chamber are physically partitioned by a cutting section, and the ion plating film forming section is formed on a side surface side of the film forming chamber. A short tube portion of the vacuum chamber protruding toward the outlet of the pressure gradient type plasma gun, surrounding the short tube portion, and shrinking a cross section of the plasma beam from the pressure gradient type plasma gun A focusing coil for guiding the plasma beam to the surface of the vapor deposition material disposed in the film forming chamber, and forming a thin film on one surface of the substrate in the film forming region of the film forming drum. A tube is provided with a first electron return electrode that surrounds the periphery of the plasma beam and feeds back electrically floating electrons, and in the vicinity of the film forming drum on the film forming chamber side of the substrate transfer chamber, the coating film In the substrate transport direction in the area A second electron feedback electrode for returning electrically floating electrons is provided in the first partition chamber that is pressure-partitioned with the opening facing the position on the flow side and the film formation drum side. It is a feature.
In the pressure gradient ion plating film forming apparatus described above, the position near the film forming drum on the film forming chamber side of the base material transfer chamber, the position on the upstream side in the substrate transport direction in the coating region, and the film forming A third electron feedback electrode for returning electrically floating electrons is provided in a second partition chamber that pressure-divides the opening toward the drum side.
Further, in any one of the above-described pressure gradient type ion plating film forming apparatuses, the ion plating film forming unit controls a plasma beam converged through the focusing coil by a magnetic field and / or an electric field. Then, a plasma beam shape control unit is provided which makes the shape of the plasma beam incident on the vapor deposition material wider in the form of a sheet in the width direction of the substrate.
Further, in any one of the above-described pressure gradient ion plating film forming apparatuses, the film forming drum is set to a potential that is electrically higher than the potential of the electron feedback electrode. Is.
Further, in any one of the above-described pressure gradient type ion plating film forming apparatuses, the film forming drum is electrically set to a floating level.
Further, in any one of the above-described pressure gradient ion plating film forming apparatuses, an insulating or insulating film is provided between the film forming drum, the pressure gradient plasma gun, and the electron feedback electrode. A partition plate held at a potential is provided.
Further, in any one of the above-described pressure gradient ion plating film forming apparatuses, the base material transport unit includes a base material unwinding unit for supplying the base material to the film forming drum, and a base material. A substrate take-up unit for winding from the film forming drum, unwinding and supplying the substrate to the film forming drum, and winding the substrate from the film forming drum. The film is formed while the film is continuously conveyed.
Further, in any one of the above-described pressure gradient type ion plating film forming apparatuses, the substrate charging generated by the film formation is formed on the substrate transfer chamber side after the film forming region of the film forming drum. A base material strip removing unit is provided, and the base material charge removing unit is a plasma discharge device.
The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to any one of the above, further comprising a plasma discharge processing apparatus upstream of the film forming region of the film forming drum and on the substrate transfer chamber side. It is characterized by this.
Further, in any one of the above-described pressure gradient type ion plating film forming apparatuses, the film forming drum is formed of a material containing at least one of stainless steel, iron, and copper. It is what.
In any one of the above-described pressure gradient ion plating film forming apparatuses, the surface of the film forming drum has an average roughness Ra of 10 nm or less.
Further, in any one of the above-described pressure gradient type ion plating film forming apparatuses, the film forming drum is configured to use a cooling medium and / or a heat source medium or a heater between −20 ° C. and + 200 ° C. It is characterized by having a temperature control unit that can be set to a constant temperature.
Further, in any one of the above-described pressure gradient type ion plating film forming apparatuses, the film forming drum has an insulating property in a non-covered region portion that is a region portion that is not covered by the substrate on which the film is formed. The insulating non-covered region is one or more of Al, Si, Ta, Ti, Nb, V, Bi, Y, W, Mo, Zr, and Hf. It is characterized by being coated with an oxide film or nitride film.
Alternatively, the insulating non-covered region is coated with any one of a polyimide resin and a fluororesin, a tape or a coating film, or a mica tape.
Here, the ion plating film forming unit refers to a configuration that contributes to ion plating film formation disposed on the film forming chamber side, and includes all functional units that contribute to ion plating film formation.
In addition, here, “the film formation chamber and the substrate transfer chamber are separated in pressure” means that when the film formation operation is performed while the substrate is transferred, the film formation chamber and the substrate transfer chamber are However, the pressure can be individually controlled within the pressure range required for the film forming operation, and the flow of gas and moisture from the substrate transfer chamber side to the film forming chamber can be prevented at a practical level. It means that the deposition material can be prevented from flowing into the transfer chamber side.
Here, “A and / or B” includes all cases of A, A and B, and B.

(作用)
本発明の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置は、このような構成にすることにより、電気的絶縁性物質を成膜する場合にも対応でき、対象とする基材上に充分安定的に成膜することができ、且つ、安定的に、成膜された基材を得ることができる、圧力勾配型イオンプレーティング方法を用いた真空成膜装置の提供を可能としている。
具体的には、真空チャンバー内に、成膜を行うための成膜室と基材を搬送するための基材搬送室とを有し、前記基材搬送室側には、成膜用ドラムを有し、且つ、該成膜用ドラムの一部を被成膜領域部として成膜室側に向け、突出させて設置している、基材を搬送するための基材搬送部を配し、前記成膜室側には、圧力勾配型プラズマガンを有する圧力勾配型ホローカソード型のイオンプレーティング成膜部を備え、基材を前記成膜用ドラムの周囲に沿わせて搬送し、沿わせた状態で成膜するもので、前記成膜室と前記基材搬送室との間は、前記成膜用ドラムの前記被成膜領域部の周辺を除き、前記成膜用ドラムと仕切り部により物理的に仕切られ、前記成膜室と前記基材搬送室とが、圧力的に仕切られているものであり、また、前記イオンプレーティング成膜部は、成膜室の側面側、前記圧力勾配型プラズマガンの出口部に向けて突出させた前記真空チャンバーの短管部を配し、該短管部を包囲し、前記圧力勾配型プラズマガンからのプラズマビームの横断面を収縮させる収束コイルを備え、前記プラズマビームを成膜室内に配置した蒸着材料の表面に導き、成膜用ドラムの被成膜領域部において基材の一面上に薄膜を形成するものであり、前記短管部内に、プラズマビームの周囲を取り囲み、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第1の電子帰還電極を設け、且つ、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の下流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第1の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第2の電子帰還電極を設けていることにより、これを達成している。
尚、幅広の基材に対して均一に成膜を行うため、前記圧力勾配型プラズマガン、それに付随する収束コイル、電子帰還電極等は、基材幅方向に対して複数台並列して設置することも可能である。
(Function)
By adopting such a configuration, the pressure gradient ion plating film forming apparatus of the present invention can cope with the case where an electrically insulating material is formed, and is sufficiently stable on the target substrate. It is possible to provide a vacuum film forming apparatus using a pressure gradient ion plating method that can form a film and can stably form a film-formed substrate.
Specifically, a vacuum chamber has a film formation chamber for film formation and a substrate transfer chamber for transferring a substrate, and a film formation drum is provided on the substrate transfer chamber side. And a base material transport unit for transporting the base material, which is disposed so as to protrude toward the film forming chamber as a film forming region part of the film forming drum, A pressure gradient type hollow cathode type ion plating film forming part having a pressure gradient type plasma gun is provided on the film forming chamber side, and the substrate is transported along the periphery of the film forming drum. The film formation chamber and the base material transfer chamber are separated by the film formation drum and the partition part except for the periphery of the film formation region of the film formation drum. It is physically partitioned, and the film formation chamber and the substrate transfer chamber are partitioned by pressure. The coating film forming unit includes a short tube portion of the vacuum chamber that protrudes toward a side surface side of the film forming chamber toward an outlet portion of the pressure gradient plasma gun, surrounds the short tube portion, and the pressure gradient A converging coil for contracting the cross section of the plasma beam from the plasma gun, and guiding the plasma beam to the surface of the vapor deposition material disposed in the film forming chamber. A thin film is formed on the first tube, and a first electron return electrode is provided in the short tube portion so as to surround the periphery of the plasma beam and return electrically floating electrons, and to form a substrate transfer chamber. In the vicinity of the film forming drum on the film chamber side, the position on the downstream side in the substrate transport direction in the coating region, and in the first partition chamber that partitions pressure-wise with the opening toward the film forming drum side, Second to return floating electrons By providing the electron return electrode has achieved this.
In order to uniformly form a film on a wide base material, a plurality of the pressure gradient type plasma gun, a converging coil, an electronic feedback electrode, and the like are installed in parallel in the base material width direction. It is also possible.

詳しくは、成膜室と基材搬送室とが、圧力的に仕切られて、イオンプレーティング成膜部が、収束コイルを備え、短管部内に電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第1の電子帰還電極を設け、且つ、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の下流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第1の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第2の電子帰還電極を設けていることにより、安定的な蒸着材料へのエネルギー供給を可能としており、特に、イオンプレーティング成膜部は、磁場およびまたは電場により、収束コイル内を通過したプラズマビームを制御して、蒸着材料に入射されるプラズマビームの形状を基材の幅方向にシート状に広幅にするプラズマビーム形状制御部を備えたものである場合、圧力勾配型プラズマガンからのプラズマビームは、前記プラズマビーム形状制御部により、基材の幅方向にシート状に広幅に形成されて、蒸着材料に入射されるものであることにより、安定的に、蒸着材料への均一なエネルギ供給と、被成膜領域部への均一な成膜を可能としている。
成膜用ドラムの被膜領域部における基板搬送方向の下流側の位置において、第1の仕切り室を設け、その中に第2の電子帰還電極を設けていることにより、成膜用ドラム近傍の蒸着時の成膜室の真空度に近い状態で、仕切り室内において、浮遊電子を確実に第2の電子帰還電極に帰還させることを可能にしている。
尚、成膜領域部における基板搬送方向の下流側の方が、成膜領域部における基板搬送方向の上流側よりも、浮遊電子の発生量は圧倒的に多く、効果的に浮遊電子を帰還させる。 更に、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の上流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第2の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第3の電子帰還電極を設けている場合には、成膜用ドラム近傍での浮遊電子の把握を確実なものとでき、安定的な蒸着材料へのエネルギー供給を可能としている。
Specifically, the film forming chamber and the base material transfer chamber are partitioned by pressure, and the ion plating film forming unit includes a focusing coil, and first returns electrically floating electrons into the short tube unit. The electron return electrode is provided, and in the vicinity of the film forming drum on the film forming chamber side of the base material transfer chamber, on the downstream side in the substrate transport direction in the coating region, and with the opening facing the film forming drum side By providing a second electron feedback electrode for returning electrically floating electrons in the first partition chamber that is partitioned by pressure, it is possible to supply energy to a stable vapor deposition material. The ion plating film forming unit controls the plasma beam that has passed through the focusing coil by a magnetic field and / or an electric field, so that the shape of the plasma beam incident on the deposition material is widened like a sheet in the width direction of the substrate. Plasma beam shape In the case where the control unit is provided, the plasma beam from the pressure gradient type plasma gun is formed into a sheet-like width in the width direction of the substrate by the plasma beam shape control unit and is incident on the deposition material. As a result, uniform energy supply to the vapor deposition material and uniform film formation on the film formation region can be stably performed.
Evaporation in the vicinity of the film-forming drum is provided by providing a first partition chamber and a second electron feedback electrode in the downstream side of the film-forming region of the film-forming drum in the substrate transport direction. It is possible to reliably return the stray electrons to the second electron feedback electrode in the partition chamber in a state close to the degree of vacuum of the film formation chamber at the time.
In addition, the amount of floating electrons generated in the film formation region portion on the downstream side in the substrate transport direction is much larger than that in the film formation region portion on the upstream side in the substrate transport direction, and the floating electrons are effectively returned. . Further, in the vicinity of the film forming drum on the film forming chamber side of the base material transfer chamber, the upstream position in the substrate transport direction in the coating film region portion, and a second partition that pressure-divides with the opening toward the film forming drum side. In the case where the third electron feedback electrode for returning the electrically floating electrons is provided in the partition chamber, the grasp of the floating electrons in the vicinity of the film formation drum can be ensured, and stable. It enables energy supply to the vapor deposition material.

また、成膜室と基材搬送室とが、圧力的に仕切られていることにより、基材搬送室側から成膜室への基材から発生するガスや水分の流入を防止でき、成膜室から基材搬送室側への蒸着材料の流入を防止できものとしている。
基材から発生するガスや水分の成膜室の流入を避けることができ、成膜時に良質な膜が得られる利点がある。
そしてまた、基材搬送室を、成膜室とは独立して、真空圧10-1Pascal(以下、Paとも記載する)より高い真空度とでき、これにより、基材搬送室において、基材が帯電されることを有効に防止され、異常放電が生じることもなく、安定した成膜や基材搬送が可能となり、また基材搬送部に設置された部品にダメージを与えることがなく装置稼動できるものとしている。
基材搬送室は、真空排気ポンプにより減圧され、その到達圧力は100Paから0.0001Pa、実際の成膜時も100Paから0.0001Paの範囲で、かつプラズマの流れ込みを防ぐために、成膜室の圧力よりも10倍から1000倍程度高真空であることが必要である。
またプラズマによる異常放電を起こりにくくさせる観点から、基材搬送室は0.1Paよりも高真空、好ましくは0.01Paよりも高真空、さらに好ましくは0.0001Pa以下であることが好ましい。
In addition, since the film formation chamber and the substrate transfer chamber are partitioned in pressure, the inflow of gas and moisture generated from the substrate from the substrate transfer chamber side to the film formation chamber can be prevented, and film formation The inflow of the vapor deposition material from the chamber to the base material transfer chamber side can be prevented.
Inflow of gas and moisture generated from the substrate into the film formation chamber can be avoided, and there is an advantage that a high-quality film can be obtained during film formation.
In addition, the substrate transfer chamber can be made to have a higher degree of vacuum than the film formation chamber, and a vacuum pressure higher than a vacuum pressure of 10 −1 Pascal (hereinafter also referred to as Pa). Is effectively prevented from being charged, abnormal discharge does not occur, stable film formation and substrate transport are possible, and the device operates without damaging the components installed in the substrate transport section It is supposed to be possible.
The substrate transfer chamber is depressurized by a vacuum exhaust pump, and the ultimate pressure is 100 Pa to 0.0001 Pa. Also in the actual film formation, the range is from 100 Pa to 0.0001 Pa. In order to prevent the inflow of plasma, The vacuum needs to be about 10 to 1000 times higher than the pressure.
Further, from the viewpoint of preventing abnormal discharge due to plasma, the base material transfer chamber is preferably at a vacuum higher than 0.1 Pa, preferably higher than 0.01 Pa, more preferably 0.0001 Pa or less.

また、成膜用ドラムは、電子帰還電極の電位よりも電気的に高い電位に設定されていることにより、成膜用ドラム近傍から電子帰還電極への浮遊電子の帰還が起こらないようにして、成膜系を安定なものとしているが、特に、成膜用ドラムを電気的にフローティングレベルに設定している場合には、より安定的な成膜を可能としている。
成膜用ドラムの電位が、電子帰還電極の電位もしくは装置内の他の部品の電位よりも低く設定されると、成膜室で発生させたプラズマが電位差の大きいところに落ちてしまうことを防ぐためで、少なくとも、電子帰還電極の電位より高い電位に設定されていないと、安定した成膜ができなくなる。
ここで、電気的フローティングレベルとは、電気的に他の装置部品と絶縁性を保たれるよう装置が設計、構成されている状態を意味している。
絶縁性が確保されるよう設計されているにも関わらず、成膜ドラムの冷却や加熱等温度調節のために冷媒等が用いる場合には、その配管や冷媒が若干の導電性を有することに起因して、アースレベル(グラウンドレベル)を基準として、100Ω〜500Ωの抵抗を有している状態も本発明の範囲に含まれるものとする。
また、成膜用ドラム、圧力勾配型プラズマガン、電子帰還電極の各部間には、絶縁性の、あるいは、絶縁電位に保持された仕切板が設けられていることにより、各部間をまたぐように浮遊電子が移動することはなく成膜系を安定なものにできる。
この絶縁性確保により、プラズマが電気的に落ちることがなく、プラズマの異常放電を防ぐことで、安定した成膜が可能となる。
Further, the film-forming drum is set to a potential that is electrically higher than the potential of the electron feedback electrode, so that floating electrons do not return from the vicinity of the film-forming drum to the electron feedback electrode. Although the film forming system is stable, particularly when the film forming drum is electrically set at a floating level, more stable film formation is possible.
When the potential of the film-forming drum is set lower than the potential of the electron return electrode or the potential of other parts in the apparatus, the plasma generated in the film-forming chamber is prevented from falling to a place with a large potential difference. Therefore, stable film formation cannot be performed unless the potential is at least higher than the potential of the electron feedback electrode.
Here, the electrical floating level means a state in which the device is designed and configured so as to be electrically insulated from other device parts.
In spite of being designed to ensure insulation, when a refrigerant is used for temperature adjustment such as cooling or heating of the film formation drum, the piping and the refrigerant have some conductivity. Therefore, a state having a resistance of 100Ω to 500Ω with respect to the earth level (ground level) is also included in the scope of the present invention.
In addition, a partition plate that is insulative or held at an insulating potential is provided between the film forming drum, the pressure gradient plasma gun, and the electron return electrode so as to straddle the parts. Floating electrons do not move and the film forming system can be made stable.
By ensuring this insulation, the plasma does not drop electrically, and stable film formation is possible by preventing abnormal discharge of the plasma.

また、基材が帯状、長尺状で、ロール状に巻き取り、巻き出しができる場合には、基材搬送部は、基材を前記成膜用ドラムへ供給するための基材巻き出し部と、基材を前記成膜用ドラムから巻き取るための基材巻き取り部とを備え、基材の巻き出し供給から基材の巻き取りを行うもので、基材を連続的に搬送させながら、成膜を行うものであることにより、高速で、効率的に基材上へ成膜を行うことを可能としている。   In addition, when the base material is in the form of a strip or long, and can be wound up and unwound in a roll shape, the base material transport unit is configured to supply the base material to the film forming drum. And a substrate take-up part for winding the substrate from the film-forming drum, and the substrate is taken up from the unwinding supply of the substrate, while the substrate is continuously conveyed. By forming the film, it is possible to form the film on the substrate efficiently at high speed.

また、成膜用ドラムの被成膜領域部よりも後段、基材搬送室側に、成膜により発生した基材帯電を除去する基材帯除去部を備えたことにより、成膜した基材の帯電を除去できるものとし、これにより、帯電に起因する基材の破損や品質的低下を防止できる。
基材帯電除去部としては、例えば、プラズマ放電装置、電子線照射装置、除電バー、グロー放電装置、コロナ処理装置など、任意の処理装置を用いることが可能である。
また、プラズマ処理装置、グロー放電処理装置を用いて放電を形成する場合、基材近傍領域でアルゴンや酸素、窒素、ヘリウムなどの放電ガスを単体または混合により供給し、ACプラズマ、DCプラズマ、アーク放電、マイクロウエーブ、表面波プラズマなど任意の放電方式を用いることができる。
In addition, a base material film is formed by providing a base material band removing unit for removing the base material charge generated by the film formation on the base material transfer chamber side after the film forming region of the film forming drum. Thus, it is possible to prevent the base material from being damaged or deteriorated in quality due to the charging.
As the base material charge removing unit, for example, any processing device such as a plasma discharge device, an electron beam irradiation device, a static elimination bar, a glow discharge device, or a corona treatment device can be used.
When a discharge is formed by using a plasma processing apparatus or a glow discharge processing apparatus, a discharge gas such as argon, oxygen, nitrogen, helium or the like is supplied alone or in the vicinity of the base material, and AC plasma, DC plasma, arc Any discharge method such as discharge, microwave, and surface wave plasma can be used.

また、成膜用ドラムの被成膜領域部よりも前段、基材搬送室側に、プラズマ放電処理装置を備えていることにより、成膜前の基材表面の水分や有機物の付着の除去や帯電の除去ができ、また、基材の表面を粗化し、成膜において密着性の良いものとできる。   In addition, by providing a plasma discharge treatment device upstream of the film formation area of the film formation drum and on the substrate transfer chamber side, it is possible to remove the adhesion of moisture and organic substances on the substrate surface before film formation. The charge can be removed, and the surface of the substrate can be roughened to have good adhesion in film formation.

成膜用ドラムとしては、少なくとも、ステンレス、鉄、銅、クロムのいずれか1以上を含む材料により形成されていることにより、ドラム自体が熱移動性の良いもので、温度制御をする際に、容易に制御し易いものとしている。
またドラム表面の傷つき防止のため、ドラム表面へ硬質クロムハードコート処理等を施しても良い。
具体的には、冷却媒体およびまたは、熱源媒体あるいはヒータを用いてその温度制御を行うことが簡単な方法として挙げられるが、特に、関連する機械部材(例えば、ベアリング等の耐熱部品)からの制約等、汎用性の面からは、これらにより、−20℃〜+200℃の間で一定温度に設定することができる温度調節部付きのものとし、その度制御特性(安定性)は成膜による熱負荷時で、設定温度±2℃以内に温度制御を行う態様が好ましい。
The film-forming drum is formed of a material containing at least one of stainless steel, iron, copper, and chrome, so that the drum itself has good heat mobility. It is easy to control.
In order to prevent the surface of the drum from being damaged, a hard chrome hard coat treatment or the like may be applied to the drum surface.
Specifically, it is possible to control the temperature using a cooling medium and / or a heat source medium or a heater as a simple method, but in particular, restrictions from related mechanical members (for example, heat-resistant parts such as bearings). From the viewpoint of versatility, etc., it should be equipped with a temperature control part that can be set to a constant temperature between −20 ° C. and + 200 ° C., and the control characteristic (stability) each time is the heat generated by film formation. A mode in which temperature control is performed within a set temperature ± 2 ° C. at the time of loading is preferable.

また、成膜用ドラムは、その表面平均粗さRaが10nm以下、好ましくは5nm以下、更に好ましくは2nm以下であることが好ましい。
通常、プラスチックフィルムの表面粗さは、通常10nm〜50nm、特別に表面平坦性を持たせて加工した基材で5nm〜10nm、さらに表面にコーティング加工により平坦加工を施した場合で、5nm以下の表面平坦性をもつため、これら基材に対して効率良く冷却、加熱などの温度調節を行うためには、成膜用ドラム表面は上記範囲が好ましい。
The film-forming drum has a surface average roughness Ra of 10 nm or less, preferably 5 nm or less, more preferably 2 nm or less.
Usually, the surface roughness of a plastic film is usually 10 nm to 50 nm, 5 nm to 10 nm with a substrate specially processed with surface flatness, and 5 nm or less when the surface is flattened by coating. The surface of the film forming drum is preferably within the above range in order to have temperature flatness such as cooling and heating efficiently because of the surface flatness.

また、成膜用ドラムは、成膜する基材に覆われない領域部である非覆領域部を絶縁性とするものであることにより、成膜時の電力が流れ込むことを防ぐことが可能となり、安定した成膜が可能となる。
絶縁性の非覆領域部としては、Al、Si、Ta、Ti、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hfのいずれか1以上の酸化膜または窒化膜を被膜してあるものが挙げられる。
勿論、絶縁性の非覆領域部を、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、マイカのいずれか1の成形体、テープ、コーティング膜により被膜してあるものでも良い。
尚、コーティング膜は、ここでは、種々コーティング方法により形成されたもの全てで、塗装、焼付け塗装、焼結により形成された膜を含む。
In addition, the film-forming drum has an insulating property on the non-covered area that is not covered by the substrate on which the film is formed, so that it is possible to prevent power from flowing during film formation. Stable film formation becomes possible.
As the insulating non-covered region, one or more oxide films or nitride films of Al, Si, Ta, Ti, Nb, V, Bi, Y, W, Mo, Zr, and Hf are coated. Is mentioned.
Needless to say, the insulating non-covered region may be coated with any one of a polyimide resin, a fluororesin, and a mica, a tape, and a coating film.
Here, the coating film includes all films formed by various coating methods and includes films formed by painting, baking painting, and sintering.

本発明は、上記のように、電気的絶縁性物質を成膜する場合にも対応でき、対象とする基材上に充分安定的に成膜することができ、且つ、安定的に、成膜された基材を得ることができる、圧力勾配型イオンプレーティング方法を用いた真空成膜装置の提供を可能とした。
特に、基材が帯状、長尺状で、ロール状に巻き取り、巻き出しができる場合において、能率的に且つ安定的に、成膜された基材を得ることができる圧力勾配型イオンプレーティング方法を用いた真空成膜装置の提供を可能とした。
即ち、ロールから巻き出し、ロールに巻き取ることができる絶縁性のプラスチックフィルム基材に対して、電気的絶縁性物質からなる薄膜を、連続的に、安定的、且つ効率的に成膜することができる真空成膜装置の提供を可能とした。
As described above, the present invention can be applied to the case where an electrically insulating material is formed, can be formed sufficiently stably on a target substrate, and can be stably formed. It is possible to provide a vacuum film forming apparatus using a pressure gradient type ion plating method, which can obtain a processed substrate.
In particular, when the substrate is strip-like, long, and can be wound and unwound in a roll, pressure gradient ion plating can efficiently and stably obtain a deposited substrate. It was possible to provide a vacuum film forming apparatus using the method.
That is, a thin film made of an electrically insulating material is continuously, stably and efficiently formed on an insulating plastic film substrate that can be unwound from a roll and wound on the roll. It is possible to provide a vacuum film forming apparatus that can

本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は本発明の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置の実施の形態の1例の構成断面図で、図2(a)は図1のA1−A2における成膜用ドラムの断面図で、図2(b)は成膜用ドラムを成膜室側からみた外観図である。
図1〜図2中、100は成膜室、101は短管部、110はプラズマガン(圧力勾配型プラズマガンのこと)、111は第1中間電極、112は第2中間電極、116は陰極、120はハース、125はハース用磁石、130は蒸着材料、140は収束コイル、150は第1の電子帰還電極、155はプラズマビーム形状制御部(プラズマビーム制御用磁石とも言う)、160は放電用ガス(ここではArガス)、165はプラズマビーム、170は防着板、171は開口、180は真空ポンプ、190は仕切り部、200は基材搬送室、210は基材搬送部、211は基材巻き出し部、212は成膜用ドラム、212Aは被成膜領域、212Bは非覆領域部、212aはドラム、212bは回転軸、212cは絶縁性のテープ、、212dは回転軸受け、213は基材巻き取り部、214、215は搬送ロール、220は基材前処理部、230は基材後処理部(基板帯電除去部とも言う)、240は真空ポンプ、280は基材、290は第2の電子帰還電極、291は第3の電子帰還電極、295は第1の仕切り室(電極室とも言う)、295aは開放口、296は第2の仕切り室(電極室とも言う)、296aは開放口、300は真空チャンバーである。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a structural cross-sectional view of an example of an embodiment of a pressure gradient ion plating film forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of a film forming drum in A1-A2 of FIG. FIG. 2B is an external view of the film formation drum as viewed from the film formation chamber side.
1-2, 100 is a film forming chamber, 101 is a short tube section, 110 is a plasma gun (a pressure gradient type plasma gun), 111 is a first intermediate electrode, 112 is a second intermediate electrode, and 116 is a cathode. , 120 is a hearth, 125 is a magnet for hearth, 130 is a vapor deposition material, 140 is a converging coil, 150 is a first electron return electrode, 155 is a plasma beam shape controller (also referred to as a plasma beam control magnet), 160 is a discharge 165 is a plasma beam, 170 is a deposition plate, 171 is an opening, 180 is a vacuum pump, 190 is a partitioning part, 200 is a base material transfer chamber, 210 is a base material transport part, 211 is Substrate unwinding section, 212 is a film forming drum, 212A is a film forming area, 212B is a non-covering area section, 212a is a drum, 212b is a rotating shaft, 212c is an insulating tape, 212d Rotating bearings, 213 is a base material winding unit, 214 and 215 are transport rolls, 220 is a base material pre-processing unit, 230 is a base material post-processing unit (also referred to as a substrate charge removing unit), 240 is a vacuum pump, and 280 is a base unit 290 is a second electron return electrode, 291 is a third electron return electrode, 295 is a first partition chamber (also referred to as an electrode chamber), 295a is an open port, and 296 is a second partition chamber (also referred to as an electrode chamber). 296a is an open port, and 300 is a vacuum chamber.

はじめに、本発明の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置の実施の形態の1例を図1に基づいて説明する。
本例の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置は、帯状、長尺状で、ロール状に巻き取り、巻き出しができるフィルムからなる基材280の一面に薄膜を形成する真空成膜装置である。
1つの真空チャンバー300内に、成膜を行うための成膜室100と基材を搬送するための基材搬送室200とを有し、基材搬送室200側には、基材280をその周囲に沿わせて搬送し、基材を沿わせた状態で成膜する成膜用ドラム212と、基材280を成膜用ドラム212へ供給するための基材巻き出し部211と、基材280を成膜用ドラム212から巻き取るための基材巻き取り部213とを備え、且つ、成膜用ドラム212の一部を被成膜領域部212Aとして成膜室100側に向け、突出させている、基材280を搬送するための基材搬送部210を配しており、成膜室100側には、圧力勾配型のプラズマガン110を有する圧力勾配型ホローカソード型のイオンプレーティング成膜部(図番は示していない)を備えたものであり、成膜室100と基材搬送室200との間は、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aの周辺を除き、前記成膜用ドラム212と仕切り部190により物理的に仕切られ、成膜室100と基材搬送室200とが、圧力的に仕切られているもので、基材280の巻き出し供給、基材280の巻き取りを行い、基材280を連続的に搬送させながら、成膜を行うものである。
本例においては、真空ポンプ180、真空ポンプ240は、それぞれ、個別に、成膜室100側、基材搬送室200側の真空度を制御するものである。
基材搬送室200は、真空排気ポンプ240により減圧され、その到達圧力は100Paから0.0001Pa、実際の成膜時も、100Paから0.0001Paの範囲で、かつプラズマの流れ込みを防ぐため、成膜室100の圧力よりも10倍から1000倍程度高真空であることが必要である。
また基材搬送室において、成膜室からのプラズマリークや基材への帯電による異常放電を起こりにくくさせる観点から、基材搬送室は0.1Paよりも高真空、好ましくは0.01Paよりも高真空、さらに好ましくは0.001Paよりも高真空であることが好ましい。
このように基材搬送室を高真空とすることで、基材搬送室内での異常放電を抑えることが可能となり、基材搬送室内の部品、例えばガイドロール214、215やフィルムテンションを制御するためのテンション検出器(図示せず)、絶縁性確保のための樹脂部品にダメージを与えることがなくなり、装置の安定性、信頼性が向上し、装置の部品交換の頻度が減少し、維持管理が容易になる利点がある。
尚、先にも述べたが、ここでは、イオンプレーティング成膜部とは、成膜室側に配されたイオンプレーティング成膜に寄与する構成を言い、イオンプレーティング成膜に寄与する各機能部を全て含む。
そして更に、イオンプレーティング成膜部は、成膜室100の側面側、前記圧力勾配型のプラズマガン110の出口部に向けて突出させた前記真空チャンバーの短管部101を配し、該短管部101を包囲し、前記圧力勾配型のプラズマガン110からのプラズマビーム165の横断面を収縮させる収束コイル140を備え、前記プラズマビーム165を成膜室100内に配置した蒸着材料130の表面に導き、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aにおいて基材280の一面上に薄膜を形成するもので、更に、短管部101内に、プラズマビーム165の周囲を取り囲み、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第1の電子帰還電極150を設け、且つ、基材搬送室200の成膜室100側の成膜用ドラムの212近傍、被膜領域部212Aにおける基板280の搬送方向の下流側の位置、成膜用ドラム212側に開放口295aを向けて圧力的に仕切る第1の仕切り室295中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第2の電子帰還電極290を設け、更に、基材搬送室200の成膜室100側の成膜用ドラム212の近傍、被膜領域部212Aにおける基板280の搬送方向の上流側の位置、成膜用ドラム212側に開放口296aを向けて圧力的に仕切る第2の仕切り室296中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第3の電子帰還電極291を設けている。
本例においては、上記のように、成膜室100と基材搬送室200とが、圧力的に仕切られて、イオンプレーティング成膜部が、収束コイル140を備え、短管部101内に電気的に浮遊状態の電子を帰還させる電子帰還電極を150設け、且つ、上記の第2の電子帰還電極290を設けていることにより、更に、上記第3の電子帰還電極291を設けていることにより、安定的な蒸着材料へのエネルギー供給を可能としている。
尚、広幅基材に対して均一に成膜するため、圧力勾配型プラズマガンや電子帰還電極等は基材幅方向に対して、並列に複数台設置してもよい。
勿論、成膜室100と基材搬送室200とが、圧力的に仕切られており、基材280から発生するガスや水分の成膜室110の流入を避けることができ、成膜時に良質な膜が得られる。
成膜用ドラム212は、電子帰還電極150の電位よりも電気的に高い電位に設定されており、これにより、成膜用ドラム212近傍から電子帰還電極150への浮遊電子の帰還が起こらないようにして、成膜系を安定なものとしているが、特に、成膜用ドラムを電気的にフローティングレベルに設定している場合には、より安定的な成膜を可能とする。 尚、成膜用ドラム212の電位が低いと、成膜室100で発生させたプラズマが電位差の大きいところに落ちてしまうことを防ぐためで、少なくとも、電子帰還電極150の電位より高い電位に設定されていないと安定した成膜ができなくなる。
本例では、電子帰還電極150を蒸着材料130から離れた位置に設けて、蒸着材料130が電子帰還電極150に付着しにくくなっている。
First, an example of an embodiment of a pressure gradient ion plating film forming apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
The pressure gradient type ion plating film forming apparatus of this example is a vacuum film forming apparatus that forms a thin film on one surface of a base material 280 made of a film that can be wound and unwound in a roll shape in a strip shape or a long shape. is there.
One vacuum chamber 300 has a film forming chamber 100 for film formation and a substrate transfer chamber 200 for transferring a substrate, and the substrate 280 is placed on the substrate transfer chamber 200 side. A film forming drum 212 which is transported along the periphery and forms a film along the base material, a base material unwinding portion 211 for supplying the base material 280 to the film forming drum 212, and a base material And a base material take-up portion 213 for taking up 280 from the film formation drum 212, and a part of the film formation drum 212 is projected toward the film formation chamber 100 as a film formation region portion 212A. A base material transport unit 210 for transporting the base material 280 is disposed, and a pressure gradient type hollow cathode type ion plating composition having a pressure gradient type plasma gun 110 is provided on the film forming chamber 100 side. With membrane (not shown) In addition, the film forming chamber 100 and the substrate transfer chamber 200 are physically partitioned by the film forming drum 212 and the partition unit 190 except for the periphery of the film forming region 212A of the film forming drum 212. The film forming chamber 100 and the base material transport chamber 200 are pressure-partitioned, and the base material 280 is unwound and supplied, and the base material 280 is wound up to continuously transport the base material 280. However, film formation is performed.
In this example, the vacuum pump 180 and the vacuum pump 240 individually control the degree of vacuum on the film forming chamber 100 side and the substrate transfer chamber 200 side, respectively.
The substrate transfer chamber 200 is depressurized by the vacuum exhaust pump 240, and the ultimate pressure is 100 Pa to 0.0001 Pa. Even in the actual film formation, the range is from 100 Pa to 0.0001 Pa, and in order to prevent plasma flow, The vacuum needs to be about 10 to 1000 times higher than the pressure of the film chamber 100.
Further, in the base material transport chamber, the base material transport chamber has a higher vacuum than 0.1 Pa, preferably more than 0.01 Pa, from the viewpoint of making it difficult to cause abnormal discharge due to plasma leakage from the film forming chamber or charging of the base material. High vacuum, more preferably higher than 0.001 Pa is preferred.
By making the base material transfer chamber in a high vacuum in this way, it is possible to suppress abnormal discharge in the base material transfer chamber, and to control components such as the guide rolls 214 and 215 and the film tension in the base material transfer chamber. The tension detector (not shown) and the resin parts for ensuring insulation are no longer damaged, the stability and reliability of the equipment are improved, the frequency of equipment parts replacement is reduced, and maintenance is maintained. There is an advantage that becomes easier.
As described above, here, the ion plating film forming section refers to a configuration that contributes to ion plating film formation disposed on the film forming chamber side, and each of the elements that contribute to ion plating film formation. Includes all functional parts.
Further, the ion plating film forming section is provided with a short tube section 101 of the vacuum chamber protruding from the side surface of the film forming chamber 100 toward the outlet portion of the pressure gradient type plasma gun 110. A surface of a deposition material 130 that includes a focusing coil 140 that surrounds the tube portion 101 and contracts a cross section of the plasma beam 165 from the pressure gradient type plasma gun 110, and the plasma beam 165 is disposed in the film forming chamber 100. Then, a thin film is formed on one surface of the base material 280 in the film formation region 212A of the film formation drum 212. Furthermore, the short tube portion 101 surrounds the plasma beam 165 and electrically A first electron return electrode 150 for returning floating electrons is provided, and in the vicinity of the film forming drum 212 on the film forming chamber 100 side of the substrate transfer chamber 200, the coating region 2 In the first partition chamber 295 that pressure-divides the opening 295a toward the film forming drum 212 side at a downstream position in the transport direction of the substrate 280 in 2A, the electrically floating electrons are fed back. 2, an electron return electrode 290, a position near the film forming drum 212 on the film forming chamber 100 side of the base material transfer chamber 200, a position on the upstream side in the transport direction of the substrate 280 in the coating region 212 </ b> A, and film forming A third electron feedback electrode 291 for returning electrically floating electrons is provided in the second partition chamber 296 that pressure-divides the drum 212 toward the opening 296a.
In this example, as described above, the film forming chamber 100 and the base material transfer chamber 200 are separated in pressure, and the ion plating film forming unit includes the converging coil 140 and is disposed in the short tube unit 101. 150 electron feedback electrodes for returning electrically floating electrons are provided, and the second electron feedback electrode 290 is provided, so that the third electron feedback electrode 291 is further provided. This makes it possible to supply energy to a stable vapor deposition material.
In order to uniformly form a film on a wide substrate, a plurality of pressure gradient plasma guns, electron return electrodes, etc. may be installed in parallel in the substrate width direction.
Needless to say, the film formation chamber 100 and the base material transfer chamber 200 are separated in pressure, so that inflow of gas and moisture generated from the base material 280 into the film formation chamber 110 can be avoided. A membrane is obtained.
The film forming drum 212 is set to an electric potential that is electrically higher than the electric feedback electrode 150, thereby preventing floating electrons from returning from the vicinity of the film forming drum 212 to the electron feedback electrode 150. Thus, the film forming system is stable, but more stable film formation is possible particularly when the film forming drum is electrically set to the floating level. Note that when the potential of the film formation drum 212 is low, the plasma generated in the film formation chamber 100 is prevented from falling to a place where the potential difference is large, so at least a potential higher than the potential of the electron feedback electrode 150 is set. Otherwise, stable film formation cannot be performed.
In this example, the electron feedback electrode 150 is provided at a position away from the vapor deposition material 130, and the vapor deposition material 130 is less likely to adhere to the electron feedback electrode 150.

また、本例の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置においては、成膜室100内収束コイル140と蒸着材料130間に、磁石の磁場により、収束コイル140内を通過したプラズマビーム165を制御して、蒸着材料に入射されるプラズマビームの形状を基材の幅方向にシート状に広幅にするプラズマビーム形状制御部155を備えている。
本例のプラズマビーム形状制御部155は、一対の同極性同志(N極同士、あるいはS極同士)を対向させたシート状磁石を配置した構成で、これにより、蒸着材料に入射するプラズマビーム165をシート状にし、広幅の蒸着源を形成することで、広幅基材に対して均一に成膜できるようになっている。
また、このシート状磁石や蒸着源は、プラズマガンや電子帰還電極同様に基材幅方向に対して並列に設置してもよい。
In the pressure gradient ion plating film forming apparatus of this example, the plasma beam 165 that has passed through the focusing coil 140 is controlled between the focusing coil 140 in the deposition chamber 100 and the vapor deposition material 130 by the magnetic field of the magnet. In addition, a plasma beam shape control unit 155 is provided that makes the shape of the plasma beam incident on the vapor deposition material wide in a sheet shape in the width direction of the substrate.
The plasma beam shape control unit 155 of this example is a configuration in which a pair of sheet-like magnets having opposite polarities (N poles or S poles) are arranged to face each other, whereby the plasma beam 165 incident on the vapor deposition material. Is formed into a sheet and a wide evaporation source is formed, so that a uniform film can be formed on a wide substrate.
Moreover, you may install this sheet-like magnet and a vapor deposition source in parallel with respect to the base-material width direction like a plasma gun and an electronic return electrode.

また、成膜室100の成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aに、成膜用ドラム212を覆うように配設される基材280に対し、不要部分に蒸着材料が付着しないように、蒸着材料の付着領域を制御する、所定の開口171を有する防着板170を備えている。
これにより、不要部分への蒸着材料の付着を防止し、安定的に成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aを覆う基材280へ均一な成膜を可能としている。
Further, the deposition material does not adhere to an unnecessary portion of the base material 280 disposed so as to cover the film formation drum 212 in the film formation region 212A of the film formation drum 212 of the film formation chamber 100. A deposition preventing plate 170 having a predetermined opening 171 for controlling the deposition material deposition region is provided.
This prevents the deposition material from adhering to unnecessary portions, and enables stable film formation on the base material 280 that covers the film formation region portion 212A of the film formation drum 212 stably.

また、本例の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置においては、基材搬送室200側に、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aよりも後段の位置に、成膜により発生した基材帯電を除去するプラズマ放電装置からなる基材後処理部230を備え、且つ、基材搬送室側200に、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aよりも前段の位置に、基材280表面の水分や有機物の付着の除去を行うとともに、基材表面のぬれ性を向上させ、かつ成膜時の密着性を向上させるために粗面化させ、基材280の帯電除去を行うプラズマ放電処理装置からなる基板前処理部220を備えている。
本例においては、成膜室100と前記基材搬送室200との間は、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aの周辺を除き、前記成膜用ドラム212と仕切り部190により物理的に仕切られ、成膜室100と基材搬送室200とが、圧力的に仕切られており、基板前処理部220、基材後処理部230による各処理の影響は成膜室100側へは及ばない。
基材前処理部220および基材後処理部230は、それぞれ、基材280表面の水分や有機物の付着除去、膜との密着性向上のための表面処理(表面粗面化または改質)や、帯電除去を行うことを目的として設置されが、プラズマ処理装置の他、電子線照射装置、赤外線ランプ、UVランプ、除電バー、グロー放電装置など、任意の処理装置を用いることが可能である。
プラズマ処理装置、グロー放電装置においては、基材280近傍領域でアルゴンや酸素、窒素、ヘリウムなどの放電ガスを単体または混合により供給し、放電を形成する。
放電の形式としては、ACプラズマ、DCプラズマ、マイクロウエーブ、表面波プラズマなど任意の方式が用いられる。
特に圧力勾配型イオンプレーティング方式による成膜装置においては、基材後処理部においては、帯電除去を行うことが重要である。
成膜後、基板後処理装置により帯電除去を行わないと、(1)フィルムがドラムに巻きつきスムーズな搬送ができないこと、(2)帯電電荷が成膜した膜の膜質劣化や基材の着色や物性劣化を引き起こすこと、(3)巻取ロールに電荷がたまり、ハンドリングや後加工が困難になることなどの問題が生じるため、帯電除去は必須である。
Further, in the pressure gradient ion plating film forming apparatus of this example, the film was generated by film formation on the base material transfer chamber 200 side at a position subsequent to the film forming region 212A of the film forming drum 212. A substrate post-processing unit 230 comprising a plasma discharge device for removing the substrate charging is provided, and the substrate transport chamber side 200 is provided with a base in a position before the film formation region 212A of the film formation drum 212. The surface of the material 280 is removed to remove moisture and organic substances, and the surface of the substrate 280 is roughened to improve the wettability of the substrate surface and to improve the adhesion at the time of film formation. A substrate pretreatment unit 220 including a plasma discharge treatment apparatus is provided.
In this example, between the film forming chamber 100 and the base material transfer chamber 200, the film forming drum 212 and the partitioning unit 190 are used for physicality except for the periphery of the film forming region 212 A of the film forming drum 212. The film formation chamber 100 and the base material transfer chamber 200 are pressure-partitioned, and the influence of each process by the substrate pretreatment unit 220 and the base material posttreatment unit 230 is directed to the film formation chamber 100 side. Is not enough.
The substrate pretreatment unit 220 and the substrate posttreatment unit 230 are respectively a surface treatment (surface roughening or modification) for adhesion and removal of moisture and organic substances on the surface of the substrate 280 and adhesion with the film. However, in addition to the plasma processing apparatus, any processing apparatus such as an electron beam irradiation apparatus, an infrared lamp, a UV lamp, a charge removal bar, or a glow discharge apparatus can be used.
In the plasma processing apparatus and the glow discharge apparatus, discharge gas such as argon, oxygen, nitrogen, and helium is supplied alone or mixed in the vicinity of the base material 280 to form a discharge.
As a form of discharge, any system such as AC plasma, DC plasma, microwave, surface wave plasma, or the like is used.
In particular, in a film forming apparatus using a pressure gradient ion plating system, it is important to perform charge removal in the substrate post-processing section.
After film formation, the substrate post-processing apparatus must be used to remove the charge. (1) The film is wound around the drum and cannot be smoothly conveyed. (2) The charged film is deteriorated in film quality and the base material is colored. It is essential to remove the electrification, because it causes problems such as deterioration of physical properties and (3) accumulation of electric charge on the take-up roll and difficulty in handling and post-processing.

本例のイオンプレーティング成膜部(図番号では示していない、図3参照)の成膜動作について、また各部の動作について、以下、簡単に説明しておく。
プラズマビーム165の発生機構や、制御されたプラズマビームを蒸着材料130へ入射して蒸着材料を蒸発させ基材280上に成膜する機構は基本的に、先に述べた図3に示すイオンプレーティング装置と全く同じである。
公知の圧力勾配型のプラズマガン110により、真空チャンバー300の成膜室100内にプラズマを発生させて、蒸発させる蒸着材料130上部、成膜室100の上側に配置した、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aへ沿うように覆った基材280上に蒸着により薄膜を形成するものである。
プラズマガン110は、放電電源115のマイナス側に接続された陰極116と、放電電源115のプラス側に抵抗を介して接続された環状の第1中間電極111、第2中間電極113を備え、陰極116側から放電ガスの供給を受け、前記放電ガスをプラズマ状態にして第2中間電極112から真空チャンバー300の成膜室100内に向けて流出させるような配置にされている。
真空チャンバー300の成膜室100は、真空ポンプ180により接続され、その内部は所定の減圧状態に保たれている。
また真空チャンバー300の第2中間電極112に向けて突出した短管部101の外側には、この短管部101を包囲するように収束コイル140が設けられている。
真空チャンバー300の成膜室100の下部には、放電電源115のプラス側に接続された導電性材料からなるハース120が載置されており、このハース120上の凹所に薄膜の材料となる導電性あるいは絶縁性の蒸着材料130が収められている。
ハース120の内部にはハース用磁石125が設けられている。
そして、第2中間電極112から蒸着原料130に向けてプラズマビーム165が形成され、蒸着原料130が蒸発され、基材280に付着し、薄膜が形成される。
本例では、第2中間電極112からプラズマビーム165が出た短管部101位置に、短管部101を包囲し、前記圧力勾配型のプラズマガン110からのプラズマビームの横断面を収縮させる収束コイル140を備えており、また、収束コイル140を通過し、収縮されたプラズマビーム165の形状を、基材280の幅方向にシート状、所定幅に広げて制御するプラズマビーム形状制御部155を備えており、第2中間電極112からのプラズマビーム165はその横断面を収縮されて、更に、基材280の幅方向にシート状、所定幅に広げて制御されて蒸着材料130へ均一にして入射される。
尚、ハース用磁石125はプラズマビーム165をハース120に導く作用をしている。
また、図示していないが、ハース120の蒸着材料を入れておく凹部は基材280の幅に合わせ、その幅方向に長手とし、蒸着材料130は該凹部長手方向に均一に載置されており、蒸着材料130は基材幅方向に均一に蒸発して、防着板170の開口171を通過して基材280上に成膜される。
これにより、安定的に、蒸着材料130への均一なエネルギー供給と、被成膜領域部212Aへの均一な成膜を可能としている。
このようにして、成膜されるが、成膜中、基材280は、成膜用ドラム212に沿い、成膜用ドラム212と共に回転し、その帯状の長手方向に連続して蒸着される。
成膜用ドラム212の回転に伴い基材280は搬送されて、帯状の長手方向に連続して成膜される。
The film forming operation of the ion plating film forming unit (not shown in the figure number, see FIG. 3) of this example and the operation of each unit will be briefly described below.
The mechanism for generating the plasma beam 165 and the mechanism for injecting the controlled plasma beam into the vapor deposition material 130 to evaporate the vapor deposition material to form a film on the substrate 280 are basically the ion plate shown in FIG. It is exactly the same as a ting device.
A known pressure gradient type plasma gun 110 generates plasma in the film forming chamber 100 of the vacuum chamber 300, and the film forming drum 212 disposed above the film forming chamber 100 and above the film forming chamber 100 is evaporated. A thin film is formed by vapor deposition on the base material 280 covered along the film formation region 212A.
The plasma gun 110 includes a cathode 116 connected to the negative side of the discharge power source 115, and an annular first intermediate electrode 111 and second intermediate electrode 113 connected to the positive side of the discharge power source 115 via a resistor. The discharge gas is supplied from the side 116, and the discharge gas is put into a plasma state so as to flow out from the second intermediate electrode 112 into the film forming chamber 100 of the vacuum chamber 300.
The film forming chamber 100 of the vacuum chamber 300 is connected by a vacuum pump 180, and the inside thereof is kept in a predetermined reduced pressure state.
Further, a converging coil 140 is provided outside the short tube portion 101 protruding toward the second intermediate electrode 112 of the vacuum chamber 300 so as to surround the short tube portion 101.
A hearth 120 made of a conductive material connected to the positive side of the discharge power source 115 is placed under the film forming chamber 100 of the vacuum chamber 300, and becomes a thin film material in a recess on the hearth 120. A conductive or insulating vapor deposition material 130 is contained.
A hearth magnet 125 is provided inside the hearth 120.
Then, a plasma beam 165 is formed from the second intermediate electrode 112 toward the vapor deposition material 130, the vapor deposition material 130 is evaporated, adheres to the base material 280, and a thin film is formed.
In this example, the short tube section 101 is surrounded by the position of the short tube section 101 where the plasma beam 165 is emitted from the second intermediate electrode 112, and the convergence is performed so that the cross section of the plasma beam from the pressure gradient type plasma gun 110 is contracted. A plasma beam shape controller 155 that includes a coil 140 and controls the shape of the contracted plasma beam 165 that passes through the focusing coil 140 and expands to a predetermined width in a sheet shape in the width direction of the substrate 280. The plasma beam 165 from the second intermediate electrode 112 is shrunk in cross section, and is further controlled to be spread in a sheet shape in the width direction of the base material 280 to a predetermined width to be uniform to the deposition material 130. Incident.
The hearth magnet 125 serves to guide the plasma beam 165 to the hearth 120.
Although not shown, the recess in which the deposition material of the hearth 120 is placed matches the width of the base material 280 and is elongated in the width direction, and the deposition material 130 is uniformly placed in the recess longitudinal direction. The vapor deposition material 130 is uniformly evaporated in the width direction of the base material, passes through the opening 171 of the deposition preventing plate 170, and is formed on the base material 280.
Thereby, the uniform energy supply to the vapor deposition material 130 and the uniform film formation on the film forming region 212A can be stably performed.
In this way, the film is formed. During the film formation, the base material 280 rotates along with the film formation drum 212 and rotates together with the film formation drum 212, and is continuously deposited in the belt-like longitudinal direction.
The substrate 280 is transported along with the rotation of the film forming drum 212 and is continuously formed in the belt-like longitudinal direction.

基材搬送機構部210は、以下のように動作を行う。
成膜用ドラム212への基材280の供給は、基材巻き出し部211からガイドロール214を経て行われ、また、成膜用ドラム212からの基材280の排出は、成膜用ドラム212からガイドロール215を経て基材巻き取り部213により行われて、全体として基板搬送機構を形成するものである。
先にも述べたが、本例においては、基材搬送室側200に、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aよりも前段の位置に、プラズマ放電装置からなる基板前処理部220を備えており、これにより、基材280表面の水分や有機物の付着の除去を行うとともに、基材表面を粗化し、また、基材搬送室200側に、成膜用ドラム212の被成膜領域部212Aよりも後段の位置に、プラズマ放電装置からなる基材後処理部230を備えており、これにより、成膜により発生した基材の帯電を除去するため、安定して、良好に成膜された機材を得ることを可能としている。
基材搬送機構部210は、基材280に一定の張力(テンション)をかけながら基材280を搬送する。
通常、搬送系制御には、ACドライブシステムまたはDCドライブシステムを用い、少なくとも、成膜用ドラム212、基材巻き出し部211、基材巻取り部213に駆動用モーターを用い、また張力測定のための張力ピックアップロールが使用される。
搬送制御方法は、例えば、成膜用ドラム212をマスターロールとして設定し、張力ピックアップロール信号に用い、各モーターに必要なトルク信号を送り、基材搬送を制御する。
基材搬送にあたり必要な張力は、基材280の種類や厚み、物性により適宜変更され、結果として加工後、本例においては成膜後に、ロール端部の段ずれや表面、裏面でのしわ発生、傷つきなどがない状態で、加工前同様にロール状態に巻き取れるよう設定される。 基材280の搬送速度は駆動モーターやギヤを組み合わせることで最小毎分0.1mから最大毎分1000mの速度で搬送することが可能である。
The substrate transport mechanism unit 210 operates as follows.
The substrate 280 is supplied to the film formation drum 212 from the substrate unwinding section 211 via the guide roll 214, and the substrate 280 is discharged from the film formation drum 212. To the substrate roll 213 through the guide roll 215 to form a substrate transport mechanism as a whole.
As described above, in this example, the substrate pretreatment unit 220 including a plasma discharge device is provided on the base material transfer chamber side 200 at a position before the film formation region 212A of the film formation drum 212. Thus, moisture and organic substances on the surface of the base material 280 are removed and the surface of the base material is roughened, and the film formation region of the film formation drum 212 is formed on the base material transfer chamber 200 side. The substrate post-processing unit 230 including a plasma discharge device is provided at a position subsequent to the unit 212A, thereby removing the charging of the substrate generated by the film formation. It is possible to obtain the equipment that has been used.
The base material transport mechanism 210 transports the base material 280 while applying a certain tension to the base material 280.
Usually, an AC drive system or a DC drive system is used for transport system control, a driving motor is used at least for the film forming drum 212, the substrate unwinding unit 211, and the substrate winding unit 213, and tension measurement is performed. A tension pick-up roll is used.
In the conveyance control method, for example, the film formation drum 212 is set as a master roll, used as a tension pickup roll signal, and a necessary torque signal is sent to each motor to control the substrate conveyance.
The tension required for transporting the base material is appropriately changed depending on the type, thickness, and physical properties of the base material 280. As a result, after processing, in this example, after film formation, wrinkles occur on the roll edge and on the front and back surfaces. It is set so that it can be wound into a rolled state in the same manner as before processing without being damaged. The substrate 280 can be conveyed at a speed of 0.1 m / min to 1000 m / min by combining a drive motor and gears.

成膜用ドラム212について、図2に基づいて説明しておく。
尚、図1に示す成膜用ドラム212は、図2のB1−B2における断面を示したものである。
本例における成膜用ドラム212は、回転軸212bを中心に回転し、その周囲に沿わせた基材280を搬送するもので、搬送中、先にも述べたように、蒸発した蒸着材料130を防着板170の開口171を通過させて、成膜が行われ、成膜用ドラム212の基材280搬送とあいまって、帯状の基材280上に連続的に成膜を行うことができるのである。
本例においては、成膜用ドラム212としては、成膜の温度制御という面から、設定された温度を効率よく基材に伝え、耐熱性に優れ、かつ加工性に優れ、十分な物理強度を有する観点から、金属材料、とりわけステンレス、鉄、銅、クロムのいずれか1以上を含む材料により形成しており、図示していないが、冷却媒体およびまたは、熱源媒体あるいはヒータ等を用いて、一定温度に設定することができる温度調節部を備えており、基材への熱ダメージを低減でき、安定した成膜が可能となる。
またその表面には保護のため硬質のクロム膜ハードコート等を形成しても良い。
成膜ドラム212により、基材280の冷却および加熱が可能な構造である。
温度制御部は、汎用性があり、簡便に構成できる部材を用いる場合には、比較的簡単に、冷媒や熱媒等の冷却、加熱機構を用いることにより、−20℃〜+200℃の間で一定温度に設定することができる。
The film forming drum 212 will be described with reference to FIG.
The film-forming drum 212 shown in FIG. 1 shows a cross section taken along B1-B2 in FIG.
The film-forming drum 212 in this example rotates around the rotation shaft 212b and conveys the base material 280 along the periphery thereof. During the conveyance, as described above, the evaporated deposition material 130 is evaporated. The film is formed by passing through the opening 171 of the deposition preventing plate 170, and the film can be continuously formed on the belt-shaped substrate 280 together with the conveyance of the substrate 280 of the film formation drum 212. It is.
In this example, as the film formation drum 212, from the viewpoint of film formation temperature control, the set temperature is efficiently transmitted to the base material, excellent in heat resistance, excellent in workability, and having sufficient physical strength. From the viewpoint of having, it is formed of a metal material, in particular, a material containing one or more of stainless steel, iron, copper, and chromium, and although not shown, it is constant using a cooling medium and / or a heat source medium or a heater. A temperature control unit that can set the temperature is provided, thermal damage to the substrate can be reduced, and stable film formation is possible.
Further, a hard chrome film hard coat or the like may be formed on the surface for protection.
The substrate 280 can be cooled and heated by the film formation drum 212.
The temperature control unit is versatile and, when using a member that can be easily configured, relatively easily, by using a cooling or heating mechanism such as a refrigerant or a heat medium, between −20 ° C. and + 200 ° C. A constant temperature can be set.

成膜用ドラム212は、成膜時に高温となった蒸着材料130が基材280表面に付着し、蒸着膜を形成するが、この際、基材280がフィルム等の耐熱性が低い場合には、通常は冷却されることが望ましく、その温度は−10℃から+20℃の間の一定温度に制御される。
この場合、成膜完了後、成膜用ドラム212が冷却されたままであると、減圧下から大気圧に戻す際、ドラム表面(フィルム表面)に結露をおこすため、ドラムは加熱により冷却されたドラムを室温まで速やかに戻せるような構造であることが好ましい。
また、基材280が耐熱性を有する場合は、ドラムを200℃程度まで高温に加熱して使用する方法も好ましい。
基材280がフィルムに限らず、シリコンウエハー、ガラスの場合と同様に、成膜時の基材表面が高温であるほど、形成される膜は緻密で良好な膜となることは一般的に広く知られている。
これら冷却、加熱を行うには、例えば冷却源と加熱源を有する温度調節機を用い、温度媒体として、エチレングリコール水溶液やオイル等を用い、これらを温度調節機内で設定温度に調節した後、成膜ドラムに循環させる方法が好ましい。
この他、加熱方式として、赤外線ランプ、紫外線ランプ、ヒーターロールを単独もしくは併用により用いる方法も使用することができる。
In the film formation drum 212, the vapor deposition material 130 that has been heated at the time of film formation adheres to the surface of the base material 280 to form a vapor deposition film. When the base material 280 has low heat resistance such as a film, Usually, it is desirable to cool, and the temperature is controlled to a constant temperature between −10 ° C. and + 20 ° C.
In this case, if the film formation drum 212 is kept cooled after the film formation is completed, dew condensation occurs on the drum surface (film surface) when returning from the reduced pressure to the atmospheric pressure, so the drum is cooled by heating. It is preferable that the structure be able to quickly return to room temperature.
Moreover, when the base material 280 has heat resistance, the method of heating and using a drum up to about 200 degreeC is also preferable.
As in the case where the substrate 280 is not limited to a film but is a silicon wafer or glass, the higher the temperature of the substrate surface at the time of film formation, the denser and better the film generally formed. Are known.
In order to perform these cooling and heating, for example, a temperature controller having a cooling source and a heating source is used, and an ethylene glycol aqueous solution or oil is used as a temperature medium. A method of circulating through the membrane drum is preferred.
In addition, as a heating method, an infrared lamp, an ultraviolet lamp, or a heater roll can be used alone or in combination.

また、成膜用ドラム212は、電子帰還電極150の電位よりも電気的に高い電位に設定されているか、または、電気的にフローティングレベルに設定されている。
成膜用ドラムの電位が、電子帰還電極の電位もしくは装置内の他の部品の電位よりも高く設定することで、成膜室で発生したプラズマのもれを防ぐことが可能となり、成膜室で安定した成膜が可能となる。
ドラムが電気的にフローティングレベルに設定されている場合も、同様にドラムに電気の流れ込みを抑えることが可能となり、同様の効果をえることが可能である。
ここで電気的フローティングレベルとは、電気的に他の装置部品と絶縁性を保たれるよう装置が設計、構成されている状態を意味している。
絶縁性が確保されるよう設計されているにも関わらず、成膜ドラムの冷却や加熱等温度調節のために冷媒等が用いる場合には、その配管や冷媒が若干の導電性を有することに起因して、アースレベル(グラウンドレベル)を基準として、100Ω〜500Ωの抵抗を有している状態も本発明の範囲に含まれるものとする。
尚、成膜用ドラム212の表面は、基材280と接触した場合には、その表面全面が被成膜部に対して電気的に絶縁被服されていることが好ましい。
また、成膜ドラムの側面や回転軸等、可能な限り絶縁被服を施し、電気流れ込みの原因となる金属表面が露出しない構造とすることが好ましい。
このような構成により、成膜時の電力が流れ込むことを防ぐことが可能となり、安定した成膜が可能となる。
本例では、図2に示すように、成膜用ドラム212への成膜を防止するために、絶縁性テープ212cをドラム面と側面部に貼ってある。
基材280と絶縁性テープ212cとで、成膜用ドラム212の全面が覆われるように絶縁性テープ212cを貼る。
少なくとも、成膜用ドラム212の成膜する基材280に覆われない領域部である、非覆領域部212Bを絶縁性とするものである
温度制御するために、基材280の成膜領域は、直接ドラム面に接するようにする。
尚、基材280との密着性、基材280への熱伝導効率の面から、成膜用ドラム212の表面の平均粗さRaは、10nm以下、好ましくは5nm以下、更に好ましくは2nm以下がであることが好ましい。
表面には硬質クロムコートのような傷つき防止被服を施してもよい。
絶縁性の非覆領域部212Bとしては、Al、Si、Ta、Ti、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hfのいずれか1以上の酸化膜または窒化膜にて被膜されているもの、あるいは、前記絶縁性の非覆領域部を、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、マイカのいずれか1の成形体、テープまたはコーティング膜により被膜が施してある。
この絶縁部を確保により、プラズマが電気的に落ちることがなく、安定した成膜が可能となる。
Further, the film-forming drum 212 is set to a potential that is electrically higher than the potential of the electronic feedback electrode 150 or is set to a floating level.
By setting the potential of the film forming drum higher than the potential of the electron return electrode or the potential of other parts in the apparatus, it is possible to prevent leakage of plasma generated in the film forming chamber. This makes it possible to form a stable film.
Even when the drum is electrically set to the floating level, it is possible to similarly suppress the flow of electricity into the drum, and the same effect can be obtained.
Here, the electrical floating level means a state in which the device is designed and configured so as to be electrically insulated from other device components.
In spite of being designed to ensure insulation, when a refrigerant is used for temperature adjustment such as cooling or heating of the film formation drum, the piping and the refrigerant have some conductivity. Therefore, a state having a resistance of 100Ω to 500Ω with respect to the earth level (ground level) is also included in the scope of the present invention.
When the surface of the film formation drum 212 is in contact with the substrate 280, it is preferable that the entire surface of the film formation drum 212 is electrically insulated from the film formation portion.
In addition, it is preferable that the side surface of the film formation drum and the rotating shaft be provided with insulating clothing as much as possible so that the metal surface that causes electric flow is not exposed.
With such a configuration, it is possible to prevent power from flowing during film formation, and stable film formation is possible.
In this example, as shown in FIG. 2, in order to prevent film formation on the film formation drum 212, an insulating tape 212c is stuck on the drum surface and the side surface portion.
The insulating tape 212c is attached so that the entire surface of the film formation drum 212 is covered with the base material 280 and the insulating tape 212c.
At least the non-covered region 212B, which is a region not covered by the substrate 280 on which the film formation drum 212 is formed, is made insulative. In order to control the temperature, the film formation region of the substrate 280 is Directly touch the drum surface.
From the viewpoint of adhesion to the base material 280 and efficiency of heat conduction to the base material 280, the average roughness Ra of the surface of the film forming drum 212 is 10 nm or less, preferably 5 nm or less, more preferably 2 nm or less. It is preferable that
You may give damage prevention clothing like a hard chromium coat on the surface.
The insulating non-cover region 212B is coated with one or more oxide films or nitride films of Al, Si, Ta, Ti, Nb, V, Bi, Y, W, Mo, Zr, and Hf. Or the insulating non-covered region portion is coated with a molded body, tape or coating film of any one of polyimide resin, fluororesin and mica.
By securing this insulating portion, plasma does not drop electrically, and stable film formation is possible.

本例の変形例としては、図示していないが、成膜用ドラム212、圧力勾配型のプラズマガン110、電子帰還電極150の各部間には、絶縁性の、あるいは、絶縁電位に保持された仕切板を設けたものが挙げられる。
この場合、成膜用ドラム212、圧力勾配型プラズマガン110、電子帰還電極150の各部間には、絶縁性の、あるいは、絶縁電位に保持された仕切板が設けられていることにより、各部間をまたぐように浮遊電子が移動することはなく、成膜系をより安定なものにできる。
As a modification of this example, although not shown in the figure, the film forming drum 212, the pressure gradient type plasma gun 110, and the electron feedback electrode 150 are maintained at an insulating or insulating potential between the respective parts. The thing which provided the partition plate is mentioned.
In this case, between each part of the film-forming drum 212, the pressure gradient plasma gun 110, and the electron feedback electrode 150, a partition plate that is insulative or held at an insulating potential is provided, so The floating electrons do not move so as to cross over the film, and the film forming system can be made more stable.

次に、上記図1および図2に示す実施例の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置を用いた成膜例を挙げて説明する。
<成膜例1>
図1および図2に示す、実施の形態例の圧力勾配型イオンプレーティング成膜装置を用いた。
成膜する蒸着材料130としてSiO2 (高純度化学研究所製、純度99.995%以上)、基材280としてポリエチレンテレフタレートフィルム(ユニチカ製、PET(商品名)、厚さ12μm、幅300mm、長さ2000m)を用意した。
基材280を装置にセットし、基材搬送室200、成膜室100内を真空排気ポンプにより5×10-4Paまで減圧した。
その後、成膜ドラム温度を0℃、基材280を50m/minで搬送させ、基材後処理部220であるプラズマ処理装置をアルゴンガス100sccmで放電させた。
次に、プラズマガン110に放電用ガス160としてアルゴンを10sccm流し、プラズマ初期放電を起こし、続いてプラズマ放電電流100Aまで上昇させ、成膜室100の圧力3×10-2Paにて、基材280の長さ1800mの成膜を行った。
(評価)
基材搬送状態、成膜安定性、基材搬送室へのプラズマの漏れを目視で観察した。
上記の成膜によるサンプルを、成膜開始後、500m、1000m、1500m搬送した時点での形成された膜のSi量について、蛍光X線分析装置(RIX3100、理学電機工業株式会社製)により測定し、500m搬送時のSi強度に対する強度比により測定した。
結果を表に示す。
尚、数値は、成膜例1の500m搬送時のSi強度を1として規格化したものである。
Next, an example of film formation using the pressure gradient ion plating film forming apparatus of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
<Film formation example 1>
The pressure gradient ion plating film forming apparatus of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 was used.
SiO 2 (manufactured by High Purity Chemical Laboratory, purity 99.995% or more) as a deposition material 130 for film formation, polyethylene terephthalate film (manufactured by Unitika, PET (trade name), thickness 12 μm, width 300 mm, long as a base material 280 2000 m) was prepared.
The base material 280 was set in the apparatus, and the inside of the base material transfer chamber 200 and the film forming chamber 100 was depressurized to 5 × 10 −4 Pa by a vacuum exhaust pump.
Thereafter, the film formation drum temperature was 0 ° C. and the base material 280 was conveyed at 50 m / min, and the plasma processing apparatus as the base material post-processing unit 220 was discharged with an argon gas of 100 sccm.
Next, 10 sccm of argon is caused to flow through the plasma gun 110 as a discharge gas 160 to cause an initial plasma discharge, and then the plasma discharge current is increased to 100 A, and the substrate is formed at a pressure of 3 × 10 −2 Pa in the film forming chamber 100. A film having a length of 280 and a length of 1800 m was formed.
(Evaluation)
The substrate conveyance state, film formation stability, and plasma leakage into the substrate conveyance chamber were visually observed.
The amount of Si in the formed film was measured with a fluorescent X-ray analyzer (RIX3100, manufactured by Rigaku Denki Kogyo Co., Ltd.) when the sample formed by the above film formation was transported 500 m, 1000 m and 1500 m after the start of film formation. , Measured by the strength ratio with respect to the Si strength during conveyance of 500 m.
The results are shown in the table.
The numerical values are standardized assuming that the Si intensity during the conveyance of 500 m in the film formation example 1 is 1.

<比較例1>
第2の電子帰還電極190、第3の電子帰還電極191をなくした以外は、図1および図2に実施の形態例の示す圧力勾配型イオンプレーティング成膜装置と同じ装置を用い、成膜例1と同様に成膜を実施した。
<Comparative Example 1>
Except that the second electron feedback electrode 190 and the third electron feedback electrode 191 are omitted, the same apparatus as the pressure gradient ion plating film forming apparatus shown in the embodiment in FIGS. 1 and 2 is used to form a film. Film formation was carried out in the same manner as in Example 1.

Figure 2006111931
表1に示す結果からも分かるように、図1および図2に示す本発明の実施の形態例の圧力勾配型イオンプレーティング成膜装置を用いた場合には、基材搬送、プラズマ安定性、プラズマシールの面で良好で、且つ、蛍光X線分析装置によるSi量も、500m搬送時、1000m搬送時、1500m搬送時で変化なく、成膜安定性、成膜品質も安定している。
これに対し、比較例1の場合には、プラズマ安定性、プラズマシールの面で良好のものはなく、また成膜品質の面でも成膜例1に比べ、これより安定が劣っていた。
これより、本発明の実施の形態例の圧力勾配型イオンプレーティング成膜装置が、帯状長尺状、ロールから巻き出し、ロールに巻き取ることができるフィルム基材に対して、電気的絶縁性物質からなる薄膜を、連続的に、安定的、且つ効率的に成膜することができる真空成膜装置であることが分かる。
Figure 2006111931
As can be seen from the results shown in Table 1, when the pressure gradient ion plating film forming apparatus of the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is used, the substrate transport, plasma stability, In terms of plasma sealing, the amount of Si by the X-ray fluorescence analyzer does not change during 500 m transfer, 1000 m transfer, 1500 m transfer, and the film formation stability and film formation quality are stable.
On the other hand, in the case of Comparative Example 1, nothing was good in terms of plasma stability and plasma seal, and in terms of film quality, the stability was inferior to that of Film Formation Example 1.
Thus, the pressure gradient ion plating film forming apparatus according to the embodiment of the present invention is electrically insulative with respect to a film base material that can be unwound from a roll and wound on the roll. It can be seen that this is a vacuum film forming apparatus capable of continuously, stably and efficiently forming a thin film made of a substance.

本発明の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置の実施の形態の1例の構成断面図である。1 is a structural cross-sectional view of an example of an embodiment of a pressure gradient ion plating film forming apparatus of the present invention. 図2(a)は図1のA1−A2における成膜用ドラムの断面図で、図2(b)は成膜用ドラムを成膜室側からみた外観図である。2A is a cross-sectional view of the film formation drum in A1-A2 of FIG. 1, and FIG. 2B is an external view of the film formation drum as seen from the film formation chamber side. 従来の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the conventional pressure gradient type ion plating type | formula film-forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

11 プラズマガン
12 真空チャンバー
12A 短管部
13 基板
14 放電電源
15 陰極
16 第1中間電極
17 第2中間電極
18 収束コイル
19 ハース
20 蒸着材料
21 ハース用磁石
22 プラズマビーム
22A 放電用ガス
24 真空排気部
100 成膜室
101 短管部
110 プラズマガン(圧力勾配型プラズマガンのこと)
111 第1中間電極
112 第2中間電極
116 陰極
120 ハース
125 ハース用磁石
130 蒸着材料
140 収束コイル
150 第1の電子帰還電極
155 プラズマビーム形状制御部(プラズマビーム制御用磁石とも言う)
160 放電用ガス(ここではArガス)
165 プラズマビーム
170 防着板
171 開口
180 真空ポンプ
190 仕切り部
200 基材搬送室
210 基材搬送部
211 基材巻き出し部
212 成膜用ドラム
212A 被成膜領域
212B 非覆領域部
212a ドラム
212b 回転軸
212c 絶縁性のテープ
212d 回転軸受け
213 基材巻き取り部
214、215 搬送ロール、
220 基材前処理部
230 基材後処理部
240 真空ポンプ
280 基材
290 第2の電子帰還電極
291 第3の電子帰還電極
295 第1の仕切り室(電極室とも言う)
295a 開放口
296 第2の仕切り室(電極室とも言う)
296a 開放口
300 真空チャンバー

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Plasma gun 12 Vacuum chamber 12A Short tube part 13 Substrate 14 Discharge power supply 15 Cathode 16 1st intermediate electrode 17 2nd intermediate electrode 18 Converging coil 19 Hearth 20 Vapor deposition material 21 Hearth magnet 22 Plasma beam 22A Discharge gas 24 Vacuum exhaust part DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Deposition chamber 101 Short tube part 110 Plasma gun (pressure gradient type plasma gun)
111 First intermediate electrode 112 Second intermediate electrode 116 Cathode 120 Hearth 125 Hearth magnet 130 Vapor deposition material 140 Converging coil 150 First electron feedback electrode 155 Plasma beam shape controller (also referred to as a plasma beam control magnet)
160 Discharge gas (Ar gas here)
165 Plasma beam 170 Depositing plate 171 Opening 180 Vacuum pump 190 Partition unit 200 Base material transport chamber 210 Base material transport unit 211 Base material unwinding unit 212 Film formation drum 212A Film formation region 212B Non-covering region portion 212a Drum 212b Rotation Shaft 212c Insulating tape 212d Rotating bearing 213 Substrate winding part 214, 215 Conveying roll,
220 Substrate pretreatment unit 230 Substrate posttreatment unit 240 Vacuum pump 280 Base material 290 Second electron feedback electrode 291 Third electron feedback electrode 295 First partition chamber (also referred to as electrode chamber)
295a Open port 296 Second partition chamber (also referred to as electrode chamber)
296a Open port 300 Vacuum chamber

Claims (16)

イオンプレーティング法により基材の一面に薄膜を形成する真空成膜装置であって、
真空チャンバー内に、成膜を行うための成膜室と基材を搬送するための基材搬送室とを有し、前記基材搬送室側には、成膜用ドラムを有し、且つ、該成膜用ドラムの一部を被成膜領域部として成膜室側に向け、突出させて設置している、基材を搬送するための基材搬送部を配し、前記成膜室側には、圧力勾配型プラズマガンを有する圧力勾配型ホローカソード型のイオンプレーティング成膜部を備え、基材を前記成膜用ドラムの周囲に沿わせて搬送し、沿わせた状態で成膜するもので、前記成膜室と前記基材搬送室との間は、前記成膜用ドラムの前記被成膜領域部の周辺を除き、前記成膜用ドラムと仕切り部により物理的に仕切られ、前記成膜室と前記基材搬送室とが、圧力的に仕切られているものであり、また、前記イオンプレーティング成膜部は、成膜室の側面側、前記圧力勾配型プラズマガンの出口部に向けて突出させた前記真空チャンバーの短管部を配し、該短管部を包囲し、前記圧力勾配型プラズマガンからのプラズマビームの横断面を収縮させる収束コイルを備え、前記プラズマビームを成膜室内に配置した蒸着材料の表面に導き、成膜用ドラムの被成膜領域部において基材の一面上に薄膜を形成するものであり、前記短管部内に、プラズマビームの周囲を取り囲み、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第1の電子帰還電極を設け、且つ、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の下流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第1の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第2の電子帰還電極を設けていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。
A vacuum film forming apparatus for forming a thin film on one surface of a substrate by an ion plating method,
A vacuum chamber has a film formation chamber for film formation and a substrate transfer chamber for transferring a substrate, the substrate transfer chamber side has a film formation drum, and A part of the film-forming drum is disposed as a film-forming region part toward the film-forming chamber, and is provided with a base material transporting part for transporting the base material. Is equipped with a pressure gradient type hollow cathode type ion plating film forming part having a pressure gradient type plasma gun, and transports the substrate along the periphery of the film forming drum, and forms the film in the state Therefore, the film forming chamber and the base material transfer chamber are physically partitioned by the film forming drum and a partitioning portion except for the periphery of the film forming region portion of the film forming drum. The film forming chamber and the base material transfer chamber are separated by pressure, and the ion plating is performed. The membrane portion includes a short tube portion of the vacuum chamber that protrudes toward a side surface side of the film forming chamber toward the outlet portion of the pressure gradient plasma gun, surrounds the short tube portion, and the pressure gradient plasma A focusing coil for contracting the cross section of the plasma beam from the gun is provided, the plasma beam is guided to the surface of the vapor deposition material disposed in the film forming chamber, and is formed on one surface of the substrate in the film forming region of the film forming drum. A thin film is formed, and a first electron return electrode is provided in the short tube portion to surround the periphery of the plasma beam and return electrically floating electrons, and the film forming chamber of the substrate transfer chamber In an electrically floating state in the vicinity of the film forming drum on the side, in a position on the downstream side in the substrate transport direction in the coating region, and in the first partition chamber for pressure partitioning toward the film forming drum side The second electronic feedback power that returns the electrons of It is provided with a pressure gradient type ion plating film-formation apparatus according to claim.
請求項1に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、基材搬送室の成膜室側の成膜用ドラム近傍、前記被膜領域部における基板搬送方向の上流側の位置、成膜用ドラム側に開放口を向けて圧力的に仕切る第2の仕切り室中に、電気的に浮遊状態の電子を帰還させる第3の電子帰還電極を設けていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   The pressure gradient type ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the position of the substrate transport chamber is near the film forming drum on the film forming chamber side, the upstream side of the film region in the substrate transport direction, A pressure gradient, characterized in that a third electron feedback electrode for returning electrically floating electrons is provided in a second partition chamber that pressure-divides the film opening drum toward the opening. Type ion plating film deposition system. 請求項1ないし2のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記イオンプレーティング成膜部は、磁場およびまたは電場により、収束コイル内を通過して収束されたプラズマビームを制御して、蒸着材料に入射されるプラズマビームの形状を基材の幅方向にシート状に広幅にするプラズマビーム形状制御部を備えていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   3. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the ion plating film forming unit is converged by passing through a converging coil by a magnetic field and / or an electric field. 4. A pressure gradient type ion characterized by comprising a plasma beam shape control unit for controlling the generated plasma beam so that the shape of the plasma beam incident on the vapor deposition material is widened like a sheet in the width direction of the substrate Plating-type film forming equipment. 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、前記電子帰還電極の電位よりも電気的に高い電位に設定されていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   4. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming drum is set to a potential that is electrically higher than a potential of the electron feedback electrode. 5. A pressure gradient type ion plating film forming apparatus. 請求項1ないし4のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは電気的にフローティングレベルに設定されていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   5. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming drum is electrically set to a floating level. 6. Type ion plating film deposition system. 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラム、前記圧力勾配型プラズマガン、前記電子帰還電極の各部間には、絶縁性の、あるいは、絶縁電位に保持された仕切板が設けられていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein each of the film forming drum, the pressure gradient plasma gun, and the electron feedback electrode is disposed between the respective parts. A pressure gradient ion plating film forming apparatus, characterized in that a partition plate that is insulative or maintained at an insulating potential is provided. 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記基材搬送部は、基材を前記成膜用ドラムへ供給するための基材巻き出し部と、基材を前記成膜用ドラムから巻き取るための基材巻き取り部とを備え、前記成膜用ドラムへの基材の巻き出し供給、前記成膜用ドラムからの基材の巻き取りを行い、基材を連続的に搬送させながら、成膜を行うものであることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   7. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the base material transport unit is configured to wind a base material for supplying the base material to the film forming drum. An unloading section and a substrate winding section for winding the substrate from the film-forming drum; unwinding and feeding the substrate to the film-forming drum; A pressure gradient ion plating film forming apparatus characterized in that film formation is performed while winding and continuously conveying a substrate. 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムの被成膜領域部よりも後段、基材搬送室側に、成膜により発生した基材帯電を除去する基材帯除去部を備えたことを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein a film forming region of the film forming drum is positioned downstream of the film forming region, on the substrate transfer chamber side. A pressure gradient ion plating type film forming apparatus comprising a base material strip removing unit for removing base material charge generated by a film. 請求項8に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記基材帯電除去部が、プラズマ放電装置であることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   9. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 8, wherein the base material charge removing unit is a plasma discharge apparatus. 請求項1ないし9のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムの被成膜領域部よりも前段、基材搬送室側に、プラズマ放電処理装置を備えていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   10. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein a plasma is provided upstream of the film forming region of the film forming drum and on the substrate transfer chamber side. A pressure gradient ion plating film forming apparatus comprising a discharge processing apparatus. 請求項1ないし10のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、少なくとも、ステンレス、鉄、銅のいずれか1以上を含む材料により形成されていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   11. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming drum is made of a material containing at least one of stainless steel, iron, and copper. A pressure gradient type ion plating type film forming apparatus characterized by being formed. 請求項1ないし11のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、その表面が平均粗さRaが10nm以下であることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein the film forming drum has an average roughness Ra of 10 nm or less on a surface thereof. A pressure gradient ion plating film forming apparatus. 請求項1ないし12のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、冷却媒体およびまたは、熱源媒体あるいはヒータを用いることにより、−20℃〜+200℃の間で一定温度に設定することができる温度調節部付きであることを特徴とする巻取式圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   13. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming drum uses a cooling medium and / or a heat source medium or a heater to be −20. A winding type pressure gradient type ion plating type film forming apparatus, characterized in that it is equipped with a temperature control unit that can be set to a constant temperature between 0 ° C. and + 200 ° C. 請求項1ないし13のいずれか1項に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記成膜用ドラムは、成膜する基材に覆われない領域部である非覆領域部を、絶縁性とするものであることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   14. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming drum is an uncovered region that is a region not covered with a substrate on which a film is formed. A pressure gradient ion plating film forming apparatus, characterized in that the part is insulative. 請求項14に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記絶縁性の非覆領域部は、Al、Si、Ta、Ti、Nb、V、Bi、Y、W、Mo、Zr、Hfのいずれか1以上の酸化膜または窒化膜にて被膜されていることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。   15. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 14, wherein the insulating non-covered region portion includes Al, Si, Ta, Ti, Nb, V, Bi, Y, W, Mo, A pressure gradient ion plating film forming apparatus, wherein the film is coated with one or more oxide films or nitride films of Zr and Hf. 請求項14に記載の圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置であって、前記絶縁性の非覆領域部を、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂のいずれか1の成形体またはテープまたはコーティング膜、あるいは、マイカテープにより被膜してあることを特徴とする圧力勾配型イオンプレーティング式成膜装置。

15. The pressure gradient ion plating film forming apparatus according to claim 14, wherein the insulating non-covered region is formed of any one of a polyimide resin and a fluororesin, a tape or a coating film, or A pressure gradient type ion plating type film forming apparatus, which is coated with mica tape.

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