JP2017160529A - 真空成膜装置および真空成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シート案内面に高い電位差を与えて電気絶縁性シートをシート案内面に強く貼り付かせて薄膜を形成する際に、薄膜に生じたピンホールの拡大を抑制できる、真空成膜装置および真空成膜方法を提供する。【解決手段】薄膜形成面の反対面に接触する第一のシート案内面に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電圧を付与する第一の電位差付与手段と、薄膜形成面に接触する第二のシート案内面に、１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の、第一の電位差付与手段と同極性の電圧を付与する第二の電位差付与手段とを備え、減圧雰囲気下において搬送される電気絶縁性シートの薄膜形成面に、微粒子発生源から飛来させた微粒子を堆積させ薄膜を形成させる。【選択図】図１

Description

本発明は、真空成膜装置および真空成膜方法に関する。

従来から、プラスチックフィルムに例示される電気絶縁性シート上に薄膜を形成することにより、フィルムコンデンサや磁気記録テープ、包装用フィルム等の素材となる金属蒸着フィルムが製造されている。この製造には、例えば真空槽内で巻状物のプラスチックフィルムを巻き出し、薄膜形成した後に再び巻き取る巻取式蒸着装置が用いられる。

その概要について図１を用いて説明する。図１はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する真空成膜装置の主要構成要素を示した図である。図１に示すように、長尺の電気絶縁性シート１は、原反ロール体２から繰り出され、シートの走行方向に沿って回転する温調ローラ３に、中間ローラ４、５によって所要の巻き付け角で巻き付いた状態で搬送され、巻き取りロール体６として巻き取られる。電気絶縁性シート１が温調ローラ３によって搬送される際に、蒸発源７の中にある蒸着材料８より蒸発した微粒子９がシート１上に付着し、薄膜１０が形成される。なお蒸発には、例えば誘導加熱や抵抗加熱の原理を利用して蒸着材料を加熱する方式や、電子ビームを蒸着材料に照射して蒸着材料を加熱する方式がある。また温調ローラ３は主にシート１をシワなく搬送する役目と、シート１が受けた熱負荷を効率よく逃がす役目を持つ。このため温調ローラ３は、例えば公知の熱媒体の循環による温度制御により、所要の温度に制御される構造となっている。温調ローラ３の円筒状外周面は、シート１の薄膜形成面の反対面と接触し、シート１の搬送を案内しながらシート１と熱交換を行う第一のシート案内面１１である。

ところが、第一のシート案内面１１上のシート１が受ける熱負荷によりシート１の温度が過度に上昇した部位が大きい場合や、シート１と第一のシート案内面１１が接触していない部分がある場合には、シート１が熱変形（熱負け）を起こしてしまうことがある。特に第一のシート案内面１１上でシート１にしわが発生した場合、そのシワ発生部分が第一のシート案内面１１と接触しなくなり、そのシワの形状の熱変形（熱負け）を起こす場合がある。なおシート１が受ける主な熱負荷とは、この場合蒸発源７等から受ける輻射熱や、蒸着された薄膜１０から受ける凝縮熱が挙げられる。

上記のような熱変形を起こさないようにするために、図３のように基材を帯電させて第一のシート案内面１１に密着させる技術が用いられる。図３はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。蒸着時にシート１の受けた熱を効率よく第一のシート案内面１１に逃がすべく、直流電源１４ａによってアース電位と第一のシート案内面１１との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を与えて、プラズマ発生手段２３から供給される荷電粒子のうちいずれかの極性の荷電粒子をシート１の薄膜形成面に誘導することにより、シート１の薄膜形成面と第一のシート案内面１１との間に働く静電気力でシート１を第一のシート案内面１１に強く貼り付かせる技術が用いられる。（特許文献１）。

また、図５に示すように、金属蒸着膜成膜前のシート１に荷電粒子供給源２１を用いて荷電粒子２２を照射することにより帯電させ、金属蒸着膜成膜後は第一のシート案内面１１と、薄膜１０と接触する第二のシート案内面１２との間に電位差を与え、シート１を誘電体層として静電気力により密着させる技術が用いられる。図５はプラスチックフィルムなどのシート上に連続的に薄膜を形成する真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。（特許文献２）

特許第５０５６１１４号 特開２００５−１４６４０１

しかしながら、特許文献１に開示されている巻取式蒸着装置では、大きなピンホール欠点が生じやすいという課題がある。ここで問題となるピンホールは薄膜１０が局所的に形成されていない状態の欠点であり、シート１を貫通した貫通孔を伴うものや、シート１には何らダメージは見られないが点状に薄膜１０が形成されていない箇所があるものや、その両者の中間のようなものや、さらに樹枝状に薄膜１０が形成されていない部分が広がっているようなものなど様々な形態がある。以下にその発生メカニズムを説明する。

第一のシート案内面１１には電圧がかけられており、シート１の薄膜形成面には第一のシート案内面１１とは逆極性の電荷が誘引されて帯電した状態となっている。このためシート１は第一のシート案内面１１に静電気力によって強く押し付けられながら蒸着されることとなる。このとき蒸発源７から飛翔する微粒子９は、成膜に適した微粒子のみならず突沸等を起因とする粗大粒子も含まれており、これらの粗大粒子はシート１に貫通孔を形成させたり、貫通しないまでも通常よりも深く埋まったりする微小欠点が生じることがある。貫通孔によりシート１の誘電体層が消失したり、通常よりも深く蒸着粒子が埋まることで誘電体層厚みが薄くなったりすることにより、ピンホール部分の絶縁破壊電圧が大きく低下することとなる。

シート１を誘電体層として薄膜１０と第一のシート案内面１１との間には大きな電位差が働いている状況である。また蒸発源７で生じる熱電子やプラズマ発生源２３から放出されシート１の帯電に寄与しなかった余剰電荷などが薄膜１０に流れ込むことが出来る状況であるため、これらの荷電粒子もシート１を誘電体層として薄膜１０と第一のシート案内面１１との間に働く電位差に大きく寄与している。ここで薄膜形成面と第一のシート案内面１１との電位差が誘電体層の絶縁破壊電圧を超えると絶縁破壊が生じ、放電が発生することがある。このような現象により、通常問題視されない大きさのピンホールであっても、電流が流れた際の熱等のエネルギーによって拡大し、大きな欠点となるのである。

また、特許文献２に開示されている荷電粒子供給源２１である電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置は、一般的に数ｋＶから数十ｋＶの加速電圧を印加して電子またはイオンの荷電粒子２２をシート１の薄膜形成面に向けて照射する。この特許文献２の技術も、ピンホール欠点については特許文献１の技術と同様の課題を抱えている。

以上のように従来技術では、欠点無く静電気力を利用してシート１を第一のシート案内面１１に強く貼り付かせることが困難であった。そこで本発明の目的は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、第一のシート案内面１１に高い電位差を付与しても欠点増加や品質低下を招くことなく、シート１を第一のシート案内面１１に強く貼り付かせて薄膜１０を形成する、真空成膜装置および真空成膜方法を提供することにある。

上記課題を解決する本発明の真空成膜装置は、
減圧室と、
前記減圧室内の空気を排気する排気手段と、
前記減圧室内に設置され、電気絶縁性シートと接触しながら電気絶縁性シートを搬送する第一のシート案内面と、
前記減圧室内に前記第一のシート案内面に対向して設置され、第一のシート案内面上を搬送される前記電気絶縁性シートに薄膜を形成するために電気絶縁性シートに向かって微粒子を放出する微粒子放出源と、
前記減圧室内に前記微粒子放出源よりもシート搬送方向下流側に設置され、前記電気絶縁性シートの薄膜が形成された面に接触する第二のシート案内面と、
基準電位と前記第一のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を付与する第一の電位差付与手段と、
基準電位と前記第二のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下で、かつ基準電位に対する第二のシート案内面電位の極性が基準電位に対する前記第一のシート案内面の極性と同極性となるように電位差を付与する第二の電位差付与手段と、で構成される。

上記課題を解決する本発明の別態様の真空成膜装置は、
減圧室と、
前記減圧室内の空気を排気する排気手段と、
前記減圧室内に設置され、電気絶縁性シートと接触しながら電気絶縁性シートを搬送する第一のシート案内面と、
前記減圧室内に前記第一のシート案内面に対向して設置され、第一のシート案内面上を搬送される前記電気絶縁性シートに薄膜を形成するために電気絶縁性シートに向かって微粒子を放出する微粒子放出源と、
前記減圧室内に前記微粒子放出源よりもシート搬送方向下流側に設置され、前記第一のシート案内面と電気的に接続され、前記電気絶縁性シートの薄膜が形成された面に接触する第二のシート案内面と、
基準電位と前記第一のシート案内面電位および第二のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を付与する第一の電位差付与手段と、で構成される。

上記課題を解決する本発明の真空成膜方法は、減圧雰囲気下において、電気絶縁性シートを搬送させながら微粒子発生源から飛来した微粒子を、前記電気絶縁性シートの薄膜形成面に堆積させ薄膜を形成させる真空成膜方法であって、基準電位と、前記電気絶縁性シートの薄膜形成面の反対面に接触して前記電気絶縁性シートを搬送する第一のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を付与し、基準電位と、前記電気絶縁性シートに形成された薄膜の表面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下で、かつ基準電位に対する前記薄膜の表面の極性が基準電位に対する前記第一のシート案内面の極性と同極性となるように電位差を付与してなされる。

本発明において「減圧雰囲気下」とは、本発明が適用される真空成膜方法である真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法が好ましく適用される圧力である１，０００Ｐａ以下の圧力の環境のことをいう。

本発明が好ましく適用される電気絶縁性シートとして、代表的なものには、プラスチックフィルムや紙等のシートがある。特に電気絶縁性の高いプラスチックフィルムが本発明を適用するには好適である。プラスチックフィルムの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン類や、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、アラミド、ナイロンなどの高分子プラスチックフィルムなどが例示できるがこれらに限定されるものではない。また、プラスチックフィルムは単層でもよく、また２層以上の積層体フィルムでもよい。

本発明の真空成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法が挙げられる。中でも特に真空蒸着法は、成膜速度が数百ｎｍ／秒と高く、その分シート搬送速度も数百ｍ／分と速いため、シートに与える熱負荷やシートの冷却が難しいことなどから、本発明の対象としては好適である。

本発明において「微粒子」とは、前述の真空成膜方法においてシート上に薄膜を形成する際にシート上に飛来し付着する薄膜材料をいう。例えば真空蒸着法においては、微粒子発生源、いわゆる蒸発源で加熱され蒸発した薄膜材料の蒸気粒子をいう。真空蒸着法の蒸発源としては、誘導加熱方式の他、抵抗加熱方式、電子ビーム方式などあるが、いずれでも適用可能である。

本発明において「第一のシート案内面」とは、前述の真空成膜方法においてシート上に薄膜を形成する際に、シートの薄膜形成面の反対面に接触しながらシートを搬送する真空成膜装置の構成要素をいう。この「第一のシート案内面」は主にシートをシワなく搬送する役目と、シートが受けた熱を効率よく逃がす役目を持つ。代表的なものとしては、円筒形状でその中心軸を中心に回転しながらシートを搬送するものがある。安定した電位差を薄膜との間に付与するため、シート案内面の表面またはその近傍は、導電性を有しているのが好ましい。

本発明において「第二のシート案内面」とは、シートの薄膜形成面に接触しながらシートを搬送する、あるいはシートの搬送を案内する真空成膜装置の構成要素をいう。代表的なものとして第一のシート案内面同様に円筒形状のものが用いられる。

本発明において「基準電位」とは、第一の電位差付与手段によって付与される２つの電位のうち、第一のシート案内面電位として付与されない側の電位をいう。具体的に例示すれば、第一の電位差付与手段として直流電源を用い、その陽極側出力を第一のシート案内面電位とする場合、陰極側出力電位が基準電位となる。

本発明において「シート薄膜形成面」とは、前述の第一のシート案内面上をシートが搬送されている間に、薄膜が形成される側のシートの面をいう。薄膜の形成の有無に関わらず、形成される側の面をこのように呼ぶ。

本発明において「プラズマ発生手段」とは、減圧雰囲気下において、導電性の駆動電極に直流、交流、矩形波などの電圧を印加して、駆動電極の周囲の気体をグロー放電させ、その気体の少なくとも一部を電子とイオンに電離した状態にする装置のことをいい、特に電圧を印加する駆動電極自体は赤熱や発光はせず、駆動電極周囲の気体雰囲気のみをグロー放電させ発光させる原理のものを指す。なお、プラズマ発生手段は、電子とイオンに電離された荷電粒子を一方向へ効率よく照射するため、照射方向に開口を有する筐体の内部に駆動電極を設置する構造であってもよい。

本発明において「荷電粒子」とは、プラズマ発生手段によって気体の一部の原子や分子、が電離して生成されたイオンや電子のことをいう。またこれらの電子やイオンが他の原子や分子に衝突することによって２次的に発生する電子やイオンもこれに含まれる。

本発明における薄膜形成材料としては、特に限定されるものではなく、金属または金属アロイ、金属化合物などいずれでもよい。具体的には単体金属としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｓｎが例示される。また、金属アロイとしては、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｃｒ、などが挙げられ、さらに金属化合物としては、ＡｌＯｘ、ＣｕＯｘ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｉＯx、ＩＴＯなどが例示される。

本発明によれば、薄膜形成中における電気絶縁性シートの熱変形（熱負け）を抑制することができる、真空成膜装置および真空成膜方法を得ることが出来る。

本発明の真空成膜装置の主要構成要素を示した図である。 本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。 本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。 本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。 従来技術の真空成膜装置の主要構成要素を示した図である。 本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。 本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。 本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。

以下、本発明の最良の実施形態の例を巻取式蒸着装置に適用した場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明を巻取式蒸着装置に適用した第１の実施形態の主要構成要素を示した図である。電気絶縁性シート１は、ロール体状に巻き上げられた原反ロール体２から繰り出され、シートの走行方向に沿って回転する温調ローラ３に、中間ローラ４、５によって所要の巻き付け角で巻き付いた状態で搬送され、巻き取りロール体６として巻き取られる。電気絶縁性シート１が温調ローラ３によって搬送される際に、蒸発源７の中にある蒸着材料８より蒸発した微粒子９がシート１上に付着し、薄膜１０が形成される。なお蒸発源７の加熱方式には、例えば誘導加熱や抵抗加熱の原理を利用して蒸着材料８を加熱する方式や、電子ビームを蒸着材料８に照射して蒸着材料８を加熱する方式などが好適に用いられる。蒸着材料８は、シート１に付与される薄膜１０に求められる機能によって適宜選定されるべきである。一例として、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｓｎ等の単金属や、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｃｒ、などの金属アロイ、ＡｌＯｘ、ＣｕＯｘ、ＺｎＳ、ＺｎＯ、ＳｉＯx、ＩＴＯなどの金属化合物などが挙げられる。

また温調ローラ３は主にシート１をシワなく搬送する役目と、シート１が受けた熱負荷を効率よく逃がす役目を持つ。このため温調ローラ３は、例えば公知の熱媒体の循環による温度制御により、所要の温度に制御される構造となっている。温調ローラ３の円筒状外周面は、シート１の薄膜形成面の反対面と接触し、シート１の搬送を案内しながらシート１と熱交換を行う第一のシート案内面１１である。この第一のシート案内面１１にシート１を強く押し付けることにより熱交換効率を高めるのが好ましい。強く押し付けるための手段として、シート１に大きな張力を付与することが一般的に行われているが、張力が大きすぎる場合にシート１と薄膜１０との残留応力差によるカールが生じたりシート１や薄膜１０の機能が低下したりする問題が生じることがある。このため第一の電位差付与手段である直流電源１４ａをアースと温調ロール３との間に接続し、基準電位となるアース電位に対して第一のシート案内面１１に電位差を付与することにより、シート案内面１１とシート１との間に静電気力を働かせて吸着させ、密着力を向上させるのが好ましい。

このとき、通常シート案内面１１の電位と、薄膜１０が電気的に接続されているアース電位との間には直流電源１４ａで印加した電位差が生じる。蒸着プロセスにおいて粗大粒子等の付着によりシート１に貫通孔を伴うピンホール欠点が生じるなどの影響で誘電体層の絶縁破壊電圧が低下した部分があると、その部分で絶縁破壊が生じて放電し、ピンホールが拡大する問題がある。この問題を防止するため、薄膜１０が接触する中間ロール５とアースとの間に第二の電位差付与手段である直流電源１４ｂを接続し、アースに対する第一のシート案内面１１に印加している電圧と、アースに対する中間ロール５の表面１２に印加する電圧とが同極性となるよう付与する。そして、直流電源１４ａと直流電源１４ｂの出力電圧を調整して、第一のシート案内面１１と薄膜１０との電位差を、ピンホール部などの絶縁破壊電圧が低下している部分の絶縁破壊電圧を超えないようにすれば、放電することがなくなるのでピンホールの拡大を防止することができる。また同一の直流電源１４ａを用いて第一のシート案内面１１および第二のシート案内面１２の双方に同極性の電圧を印加する構成とし、そのいずれか一方の電気回路に例えば抵抗のような電圧降下手段を直列に設けることにより、第一のシート案内面１１と第二のシート案内面１２との間に電位差を付与することが出来る。この方式を用いて第一のシート案内面１１と第二のシート案内面１２との間に同極性で、かつピンホール部などの絶縁破壊電圧を越えないような電位差を付与することも出来る。発明者らの知見に寄れば、厚さ２０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムの表面にＡｌ薄膜を成膜したフィルムで、おおよそ５０Ｖ未満であればピンホール拡大を防ぐことが出来ている。以後、中間ロール５の表面を第二のシート案内面１２とする。

第一のシート案内面１１に付与するアースに対する電圧と、第二のシート案内面に付与するアースに対する電圧とを同極性で同電位とすることが好ましい。このようにすると、第一のシート案内面１１と薄膜１０との電位差は０となり、この間での放電現象は生じ得ない。図４は本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図４に示すように、第一のシート案内面１１と第二のシート案内面１２とを電気的に接続し、第一のシート案内面１１に電圧を付与するための直流電源と、第二のシート案内面１２に電圧を付与するための直流電源とを共通の直流電源１４ａとしてもよい。この場合は直流電源１４ａが１式で済むため設備コストが削減できるばかりでなく、第一のシート案内面１１と第二のシート案内面１２との電位差をほぼ０に維持できるため好ましい。

図２は、本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図２に示す構成は、図１に示す構成に対して蒸発源７の搬送方向上流側にシート１を帯電させるための荷電粒子供給源２１を設けたものである。荷電粒子供給源２１としては、電子ビーム照射装置やイオンビーム照射装置などの電子やイオンを加速してシート１に打ち込む方式が好適に用いられる。電子やイオンを打ち込むための加速電圧は数ｋＶから数十ｋＶの比較的大きな電圧が用いられるのが一般的であるが、あまり大きな加速電圧とするとシート１表面を改質させるなどのダメージが発生することがあるため出来るだけ小さな電圧とするのが好ましい。この構成では荷電粒子供給源２１から供給される荷電粒子２２がシート１に堆積することによりシート１が帯電する。シート１が帯電することにより付与される帯電電位と逆極性の電位を第一のシート案内面１１に付与することにより、シート１の帯電電位と第一のシート案内面１１の電位との電位差により、より強力に密着させることが出来るため好ましい。ただしこのとき、シート１の電位と第一のシート案内面１１の電位との電位差は、図１に示す構成の場合と比較して大きな電位差となり、よりピンホールの拡大が発生しやすい状況となる。ここで第二のシート案内面１２に対して第一のシート案内面と同極性の電圧を付与することにより第一のシート案内面１１と薄膜１０との電位差が縮小するのでピンホール拡大が抑制され、第一のシート案内面１１に対するシート１の密着力確保と、ピンホール拡大防止とを両立することが出来る。

また図３は、本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図３に示す構成は、図１に示す構成に対して蒸発源７の搬送方向上流側にプラズマ発生源２３を設け、直流電源１４により第一のシート案内面１１に電圧を付与し、プラズマ２５から必要な荷電粒子を誘引し、シート１を帯電させるものである。このように構成することは、数ｋＶから数十ｋＶの大きな加速電圧をかけることなくシート１を帯電させることが可能となりシート１のダメージや表面改質を抑制できるため、より好ましい。またシート１の帯電電位と第一のシート案内面１１の電位との電位差により、より強力に密着させることが出来るため好ましい。ただしこのとき、シート１の電位と第一のシート案内面１１の電位との電位差は、図１に示す構成の場合と比較して大きな電位差となり、またさらにプラズマ２５から漏れ出した余剰な荷電粒子が薄膜１０内部に入って前述のピンホール部に流れる電流となることがあり、よりピンホールの拡大が発生しやすい状況となる。ここで第二のシート案内面１２に対して第一のシート案内面と同極性の電圧を付与することにより第一のシート案内面１１と薄膜１０との電位差が縮小するのでピンホール拡大が抑制され、第一のシート案内面１１に対するシート１の密着力確保と、ピンホール拡大防止とを両立することが出来る。

なお、図３、４の構成では、プラズマ発生源２３の筐体を基準電位であるアース電位に接続しており、この筐体と駆動電極との間にプラズマ電源２４を接続して電界を与えることによりプラズマ２５を発生させる構成としている。この構成において発生させたプラズマ２５の電位は、電極構造や電源周波数や放電出力などの放電条件に支配され決定される。すなわち、電極や電源などの機械的要素と、ガス種やガス圧などの放電空間コンディションが決定されれば、筐体が接続されているアース電位を基準として、駆動電極電位によりプラズマ２５の電位が決定されるのである。シート１を帯電させる荷電粒子は、プラズマ発生源２３から供給され、プラズマ２５の電位またはプラズマ発生源２３の筐体電位と第一のシート案内面１１の電位との電位差によりシート１側に誘引されるので、第一および第二の電位差付与手段で付与する電位差によりシート１の帯電量を制御するには、プラズマ発生源２３の筐体は基準電位に接続されていることが好ましい。

以上説明した図１〜図４に示す構成では、基準電位がアース電位となっている。次に基準電位がアースから切り離された構成を、図６〜８を示して説明する。

図６は、本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図６に示す構成は、図３に示す構成に対して基準電位の側をアースから切り離してフローティング回路とした構成である。このように構成すると、基準電位は放電状態や機器構成によりなりゆきで決定され、第一および第二の電位差付与手段による電位差はこの基準電位からの電位差として与えられる。

基準電位がアース電位となる構成（例えば図３）において、大きな電位差を付与すると、真空装置内部の壁面や搬送ロール等のアース電位の構造部材と、第一のシート案内面１１または第二のシート案内面１２との間で異常放電が発生する場合があるが、このような場合は図６に示すフローティング構成にすることで、第一および第二の電位差付与手段を含む電気回路をアース電位と電気的に縁切りすることができ、異常放電の発生を抑制することができる。これにより第一および第二の電位差付与手段による電位差を高く設定し、より強くシート１を帯電させることで第一のシート案内面１１により強く密着させることが出来るので好ましい。

図７は、本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図７に示す構成は、図６に示す構成に対してアース電位に対する基準電位を直流電源１４ｄ（第三の電位差付与手段）によりコントロールできるようにした構成である。このように構成することで、プラズマ発生源２３の筐体とアース電位の構造部材との間や第一または第二のシート案内面とアース電位の構造部材との間などでアース電位に対する電位差が大きすぎることが原因で発生する異常放電について、その発生箇所に応じて基準電位をコントロールすることにより異常放電が発生しにくい条件を選択することが可能となる。これにより第一および第二の電位差付与手段による電位差を高く設定し、より強くシート１を帯電させることで第一のシート案内面により強く密着させることが出来るので好ましい。

図８は、本発明の真空成膜装置の別の態様の主要構成要素を示した図である。図８に示す構成は、図７に示す構成でコントロールできるようにした基準電位に対するプラズマ発生源２３の筐体電位を、直流電源１４ｅ（第四の電位差付与手段）でコントロールすることにより、プラズマ２５の電位を制御可能に構成したものである。このように構成することで、異常放電が発生しにくい条件を選択した上でプラズマ２５の電位がコントロールできるため、より強い帯電を得る条件が選択できるのでより好ましい。

図６〜図８に示すいずれの構成においても、プラズマ２５の電位またはプラズマ発生源２３の筐体電位のいずれかと、第一のシート案内面１１の電位との電位差により、プラズマ発生源２３から供給された荷電粒子が移動し、シート１表面を帯電させる。帯電したシート１表面の電位と第一のシート案内面１１の電位との電位差により、シート１が第一のシート案内面１１に密着するというメカニズムは、図１〜図４に示す構成と同様である。また第一のシート案内面１１と第二のシート案内面１２との電位差を絶縁破壊電圧以下とすることで、薄膜１０に放電によるピンホールが発生することを防ぐメカニズムも、図１〜図４に示す構成と同様である。

以下に示す実施例および比較例において、ピンホール欠点の数を比較した。

[実施例１]
図４に示すように温調ローラ３と中間ローラ５を１つの直流電源１４ｃに接続した以外は、図１に示す巻取式真空蒸着装置を用いた。厚さ１２μｍ、幅２００ｍｍのポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ株式会社製「ルミラー（登録商標）」）の電気絶縁性シートの片面を以下に示す条件で帯電させた。

（減圧室条件）
（１）減圧室圧力：２Ｐａ。

（シート案内面条件）
図１に示すように円筒形のシート案内面を使用した。各条件は以下の通り。
（１）円筒形シート案内面の直径：６００ｍｍ
（２）シート搬送速度：５ｍ／分。

以上の条件下のもと、温調ローラ３（第一のシート案内面）と中間ローラ５（第二のシート案内面）の電位を、直流電源を用いて＋２００Ｖに維持したまま連続的にシートに薄膜を形成した。薄膜形成の条件は以下の通り。

（薄膜形成条件）
（１）蒸発源：抵抗加熱ボート
（２）蒸発材料：アルミニウム
（３）蒸着室圧力：２×１０^−２Ｐａ
（４）膜厚：３０ｎｍ
（５）蒸着長さ：３００ｍ
以上の条件で蒸着を完了した電気絶縁性シートのピンホール検査を実施したが、製品欠点となる大きさのピンホールは見られなかった。

[比較例１]
実施例１で用いた巻取式真空蒸着装置において、温調ローラ３と中間ローラ５とを電気的に切り離し、温調ローラ３に直流電源を接続して＋２００Ｖの電圧を付与し、中間ローラ５をアース接地した。これ以外の条件を実施例１と同じ条件として蒸着を行い、シートのピンホール検査を実施したところ、大きなピンホールが多発していた。

［比較例２］
実施例１で用いた巻取式真空蒸着装置において、温調ローラ３と中間ローラ５の各々に電圧を印加しないで、実施例１と同じ条件で蒸着を行ったところ、熱負荷によるシワが発生した。

本発明は、電気絶縁性のプラスチックフィルムを対象とする巻取式真空蒸着装置として非常に好適であるが、スパッタ装置やＣＶＤ装置などにも応用でき、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

１ シート
２ 原反ロール体
３ 温調ローラ
４ 中間ローラ
５ 中間ローラ
６ 巻き取りロール体
７ 蒸発源（微粒子放出源）
８ 蒸着材料
９ 微粒子
１０ 薄膜
１１ 第一のシート案内面
１２ 第二のシート案内面
１３ アース（アース電位）
１４ａ 直流電源（第一の電位差付与手段）
１４ｂ 直流電源（第二の電位差付与手段）
１４ｃ 直流電源
１４ｄ 直流電源（第三の電位差付与手段）
１４ｅ 直流電源（第四の電位差付与手段）
２１ 荷電粒子供給源（帯電手段）
２２ 荷電粒子
２３ プラズマ発生源（プラズマ発生手段）
２４ プラズマ電源
２５ プラズマ

Claims (16)

1. 減圧室と、
   前記減圧室内の空気を排気する排気手段と、
   前記減圧室内に設置され、電気絶縁性シートと接触しながら電気絶縁性シートを搬送する第一のシート案内面と、
   前記減圧室内に前記第一のシート案内面に対向して設置され、第一のシート案内面上を搬送される前記電気絶縁性シートに薄膜を形成するために電気絶縁性シートに向かって微粒子を放出する微粒子放出源と、
   前記減圧室内に前記微粒子放出源よりもシート搬送方向下流側に設置され、前記電気絶縁性シートの薄膜が形成された面に接触する第二のシート案内面と、
   基準電位と前記第一のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を付与する第一の電位差付与手段と、
   基準電位と前記第二のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下で、かつ基準電位に対する第二のシート案内面電位の極性が基準電位に対する前記第一のシート案内面電位の極性と同極性となるように電位差を付与する第二の電位差付与手段と、を備えた真空成膜装置。
2. 減圧室と、
   前記減圧室内の空気を排気する排気手段と、
   前記減圧室内に設置され、電気絶縁性シートと接触しながら電気絶縁性シートを搬送する第一のシート案内面と、
   前記減圧室内に前記第一のシート案内面に対向して設置され、第一のシート案内面上を搬送される前記電気絶縁性シートに薄膜を形成するために電気絶縁性シートに向かって微粒子を放出する微粒子放出源と、
   前記減圧室内に前記微粒子放出源よりもシート搬送方向下流側に設置され、前記第一のシート案内面と電気的に接続され、前記電気絶縁性シートの薄膜が形成された面に接触する第二のシート案内面と、
   基準電位と前記第一のシート案内面電位および第二のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を付与する第一の電位差付与手段と、を備えた真空成膜装置。
3. 前記基準電位がアース電位である、請求項１または２の真空成膜装置。
4. 前記基準電位が、アースと電気的に切り離されたフローティング電位である、請求項１または２の真空成膜装置。
5. 前記基準電位が、アース電位に第三の電位差付与手段によって付与された電位差を加えた電位である、請求項１または２の真空成膜装置。
6. 前記微粒子発生源よりもシート搬送方向上流側に設置され、前記電気絶縁性シートを帯電させるための帯電手段を備えた、請求項１〜５のいずれかの真空成膜装置。
7. 前記電気絶縁性シートを帯電させるための帯電手段を備え、
   前記帯電手段が、前記微粒子発生源よりもシート搬送方向上流側で前記第一のシート案内面から前記電気絶縁性シートを挟んで対向する位置に設置されたプラズマ発生手段と、前記第一の電位差付与手段と、で構成された、請求項１〜５のいずれかの真空成膜装置。
8. 前記プラズマ発生手段が、前記第一のシート案内面に対向する側に開口を有する筐体と、この筐体の内部に設置されプラズマを発生させる駆動電極とを有し、
   前記筐体が前記基準電位に接続された、請求項７の真空成膜装置。
9. 前記プラズマ発生手段が、前記第一のシート案内面に対向する側に開口を有する筐体と、この筐体の内部に設置されプラズマを発生させる駆動電極とを有し、
   前記筐体が、第四の電位差付与手段を介して基準電位に接続された、請求項７の真空成膜装置。
10. 減圧雰囲気下において、電気絶縁性シートを搬送させながら微粒子発生源から飛来した微粒子を、前記電気絶縁性シートの薄膜形成面に堆積させ薄膜を形成させる真空成膜方法であって、
    基準電位と、前記電気絶縁性シートの薄膜形成面の反対面に接触して前記電気絶縁性シートを搬送する第一のシート案内面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下の電位差を付与し、
    基準電位と、前記電気絶縁性シートに形成された薄膜の表面電位との間に１０Ｖ以上１０００Ｖ以下で、かつ基準電位に対する前記薄膜の表面電位の極性が基準電位に対する前記第一のシート案内面電位の極性と同極性となるように電位差を付与する、真空成膜方法。
11. 前記基準電位がアース電位である、請求項１０の真空成膜方法。
12. 前記基準電位が、アース電位と切り離されたフローティング電位である、請求項１０の真空成膜方法。
13. アース電位と前記基準電位との電位差を、第三の電位差付与手段によって付与する、請求項１０の真空成膜方法。
14. 前記第一のシート案内面電位と前記薄膜の表面電位との電位差を、前記シートが絶縁破壊を起こさない電位差以下にする、請求項１０〜１３のいずれか真空成膜方法。
15. 前記第一のシート案内面電位と前記薄膜の表面電位とを同じ電位とする、請求項１０〜１３のいずれかの真空成膜方法。
16. 前記微粒子発生源よりも搬送方向上流側で、前記電気絶縁性シートの薄膜形成面に荷電粒子を誘引して薄膜形成面を帯電させ、
    前記第一のシート案内面電位と前記電気絶縁性シートの薄膜形成面電位との間の電位差により、電気絶縁性シートの薄膜形成面の反対面を第一のシート案内面に押し付けながら、電気絶縁シートを前記微粒子発生源と対向する位置を通過させることにより、電気絶縁性シートの薄膜形成面に微粒子を堆積させて薄膜を形成する、請求項１０〜１５のいずれかの真空成膜方法。

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