JP2021102791A

JP2021102791A - 蒸着装置及び蒸着膜を形成した基材の製造方法

Info

Publication number: JP2021102791A
Application number: JP2019233232A
Authority: JP
Inventors: 祐輔清水; Yusuke Shimizu; 松本　祐司; Yuji Matsumoto; 祐司松本
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2021-07-15

Abstract

【課題】蒸着膜の性能を低下させず、安定化処理が施された蒸着膜を形成した基材を製造可能なロールトゥロール式の搬送機構を用いた蒸着装置を実現する。【解決手段】蒸着装置（１００）は、真空環境下でロールトゥロール式の搬送機構で搬送される基材（１）上に反応性フッ素化合物を蒸着させる防汚膜成膜室（５０）と、低真空環境下で酸素又は水蒸気と反応性フッ素化合物とを反応させ、防汚膜（３）に安定化処理を施す安定化室（６０）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、蒸着装置及び蒸着膜を形成した基材の製造方法に関する。

従来、反応性フッ素化合物を含む防汚膜は、大気環境下で塗布により成膜されている。防汚膜は、例えば、大気環境下で防汚膜を保管し、大気にさらされることによって大気中の成分と反応し、時間をかけて安定化する。

特許文献１には、被処理基板にフッ素含有樹脂からなる防汚膜を形成する成膜方法であって、防汚膜を蒸着膜として形成する蒸着膜形成工程と、蒸着膜の安定化及び固定化を図るための仕上げ処理工程と、を有することを特徴とする成膜方法が記載されている。

特開２０１４−４３６００号公報（２０１４年３月１３日公開）

ところで、真空環境下で、ロールトゥロール式の搬送機構に搬送される基材上に、蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、基材上に防汚膜を蒸着膜として形成する蒸着装置が開発されている。当該蒸着装置によれば、真空環境下で成膜可能であることから乾燥工程が不要であり、純度の高い蒸着膜を連続的に形成することができる。このような蒸着装置のうち、蒸着膜の性能を低下させずに蒸着膜に対し、蒸着膜を安定化させるための処理である安定化処理を施せる蒸着装置が求められている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、ロールトゥロール式の搬送機構を用いた蒸着装置に関するものではない。

本発明の一態様は、蒸着膜の性能を低下させずに蒸着膜に安定化処理を施せる、ロールトゥロール式の搬送機構を用いた蒸着装置及びその関連技術を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る蒸着装置は、真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に、蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜室と、上記蒸着膜成膜室よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜室において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化室と、を備える。

本発明の一態様に係る蒸着膜を形成した基材の製造方法は、真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜工程と、上記蒸着膜成膜工程よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜工程において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化工程と、を包含する。

本発明の一態様によれば、蒸着膜の性能を低下させずに蒸着膜に安定化処理を施せる、ロールトゥロール式の搬送機構を用いた蒸着装置及びその関連技術を実現できる。

本発明の一実施形態に係る蒸着装置の概略を説明する図である。本発明の一実施形態に係る蒸着装置によって製造される蒸着膜を形成した基材の一例を示す図である。

＜蒸着装置１００＞
以下、図１及び２を用いて、本発明に係る蒸着装置及び蒸着膜を形成した基材の製造方法の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置１００の概略を説明する図である。図１に示すように、蒸着装置１００は、搬入室１０と、蒸着面処理室２０と、反射防止膜成膜室３０と、差圧調整室４０と、防汚膜成膜室５０と、安定化室６０とを備えている。

蒸着装置１００は、複数のロールから構成される搬送機構を備えている。また、蒸着装置１００は、基材１の蒸着面１ａを処理する蒸着面処理部２１と、反射防止膜２を形成するためのスパッタ源（第１スパッタ源３２及び第２スパッタ源３３）と、反射防止膜２上に防汚膜３を形成するための蒸発源５１を備えている。蒸着装置１００は、基材巻出巻取ロール１１を構成する巻出ロール１１ａから基材１を巻き出し、巻取ロール１１ｂに巻き取る過程において、基材１上に反射防止膜２及び防汚膜３を形成する。このようなロールトゥロール式の搬送機構を備える蒸着装置１００によれば、乾燥装置（不図示）を備えることなく、１つの装置によって、蒸着膜を形成した基材４を連続的に製造できる。

なお、図１に示すように、蒸着装置１００の形態として、反射防止膜２を形成するスパッタ源と、防汚膜３を形成する蒸発源５１とは別々の部屋に配置されていてもよいが、同じ部屋に配置されていてもよい。反射防止膜２を形成するスパッタ源と、防汚膜３を形成する蒸発源５１とが同じ部屋に配置されている場合、スパッタ源の動作できる真空度と、蒸発源５１の動作できる真空度とを、各源において個別に調整することが好ましい。

〔蒸着膜を形成した基材４〕
図２は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置１００によって製造される蒸着膜を形成した基材４の一例を示す図である。

図２に示すように、蒸着装置１００によって製造される蒸着膜を形成した基材４は、基材１上に、反射防止膜２及び防汚膜３が形成されてなる基材である。

（基材１）
基材１は、蒸着膜を形成する対象である。本態様に係る蒸着装置１００おいて、防汚膜３を形成する対象である基材１は、一例として、可視光を透過することができる透明なフィルムであり得る。

基材であるフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、アクリル、アラミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）及びポリカーボネート等の樹脂から形成される樹脂フィルム、並びに、可撓性を有し、ロールに巻き取ることが可能な超薄板ガラス等が挙げられる。超薄板ガラスとしては、例えば、市販品として、Ｇ−Ｌｅａｆ（登録商標）（日本電気硝子株式会社製）等が挙げられる。

基材１の厚さ及び材質は、長尺の帯状の形状にでき、ロール状に巻き取ることが可能となる程度の可撓性を維持できれば、特に限定されない。

（反射防止膜２）
反射防止膜（ＡＲ膜；Anti-Reflection膜）２は、高屈折率の第１無機膜２ａと、低屈折率の第２無機膜２ｂとが基材１上に積層されることによって形成され得る。反射防止膜２は、第１無機膜２ａと、第２無機膜２ｂとが交互に基材１上に積層された合計４つ以上の層から構成されている。

反射防止膜２の厚さは、第１無機膜２ａ及び第２無機膜２ｂによる反射防止効果を得ることができればよく、反射防止膜２の各層の構成、反射防止効果を得る波長領域及び反射率に応じて適宜設定すればよい。よって、反射防止膜２の厚さは特に限定されない。

（防汚膜３）
防汚膜（ＡＦ膜；Anti-Fingerprint膜）３は、蒸着膜の好ましい態様の一例である。防汚膜３は、蒸発源５１のノズル５１ａから蒸着材料に含まれる反応性フッ素化合物を蒸気化し、当該反応性フッ素化合物を基材１に蒸着させることによって、基材１上に、より具体的には、基材１上に形成された反射防止膜２上に蒸着膜として形成される。なお、反応性フッ素化合物は、当該反応性フッ素化合物を含むフッ素系防汚コーティング剤として市販されている。

防汚膜３の厚さとしては、特に限定されないが、例えば、０ｎｍよりも大きく、２０ｎｍ以下の厚さである。

〔搬送機構〕
図１に示すように、蒸着装置１００は、基材巻出巻取ロール１１と、ガイドロール１２と、キャンロール１３と、差圧ロール１４とから構成される搬送機構を備えている。基材巻出巻取ロール１１及びキャンロール１３は、モータ等の駆動部（不図示）を備えている。基材巻出巻取ロール１１は、駆動部により時計回りに回転し、キャンロール１３は、駆動部により反時計回りに回転することによって、巻出ロール１１ａから巻取ロール１１ｂに向かう搬送方向に基材１を搬送する。以下では、巻出ロール１１ａから巻取ロール１１ｂに向かう搬送方向に沿った基材１の搬送を順送りと称する。これに対し、巻取ロール１１ｂから巻出ロール１１ａに向かう搬送方向の逆方向への基材１の搬送を逆送りと称する。

蒸着装置１００は、巻出ロール１１ａと巻取ロール１１ｂとに接続されたモータのトルクを制御する張力制御機構（不図示）を備えている。当該張力制御機構は、ガイドロール１２ｃ、１２ｄ、１２ｇ及び１２ｈが備える張力測定部（不図示）によって検出され、フィードバックされた張力の変化に基づき、モータのトルクを制御する。これにより、蒸着装置１００における基材１及び蒸着膜を形成した基材４を好適に搬送することができる。

（基材巻出巻取ロール１１）
基材巻出巻取ロール１１における巻出ロール１１ａは、搬入室１０の外部から搬入した基材１を取り付けるためのロールである。巻出ロール１１ａは、蒸着膜を形成した基材４を製造する前の段階において、蒸着膜を形成した基材４を製造するための基材１が巻かれたロールとして搬入室１０に取り付けられる。これに対し、巻取ロール１１ｂは、時計回りに回転することによって、安定化処理が施された防汚膜３が基材１上に、より具体的には、反射防止膜２及び防汚膜３が基材１の蒸着面１ａ側に形成された、蒸着膜を形成した基材４をロール状に巻き取る。なお、ロール状に巻き取られた、蒸着膜を形成した基材４は、巻取ロール１１ｂから取り外され、蒸着装置１００の外部に搬出される。

（ガイドロール１２）
ガイドロール１２であるガイドロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ及び１２ｊは、モータ等の駆動部を備えていないフリーロールである。ガイドロール１２のそれぞれは、基材１の蒸着面１ａ側との接触及び接触に伴う摩擦により、順送りのときには時計回り、逆送りのときには反時計回りに回転する。

（ガイドロール１２ｃ、１２ｄ、１２ｇ、１２ｈ）
蒸着装置１００において、ガイドロール１２ｃ、１２ｄ、１２ｇ、及び１２ｈは、それぞれ、基材巻出巻取ロール１１及びキャンロール１３のモータによって搬送される基材１の蒸着面１ａ側との接触及び接触に伴う摩擦により、基材１が搬送される流れに沿って回転する。ガイドロール１２ｃ、及び１２ｄは、一定の回転速度に制御されたキャンロール１３ａと、キャンロール１３ａのロール面に接触した基材１及び蒸着膜を形成した基材４とに加わる張力の変化を検出する。また、ガイドロール１２ｇ、及び１２ｈは、一定の回転速度に制御されたキャンロール１３ｂと、キャンロール１３ｂのロール面に接触した基材１及び蒸着膜を形成した基材４とに加わる張力の変化を検出する。

ガイドロール１２ｃ及び１２ｄ、並びにガイドロール１２ｇ及び１２ｈにおけるロール面には、例えば、クロムメッキ処理が施されている。ガイドロール１２ｄは、キャンロール１３ａと、ガイドロール１２ｅとの間に配置され、キャンロール１３ａとガイドロール１２ｅとの間においてガイドロール１２ｄに加わる張力を検知する張力測定部を備えている。また、ガイドロール１２ｇは、キャンロール１３ｂと、ガイドロール１２ｉとの間に配置され、キャンロール１３ｂとガイドロール１２ｉとの間においてガイドロール１２ｈ加わる張力を検知する張力測定部を備えている。例えば、ガイドロール１２ｈに取り付けられた張力測定部は、キャンロール１３ｂのロール面と接触し、蒸着膜を形成した基材４が搬送されるときにおける巻取ロール１１ｂとの間の張力変化を検出する。張力測定部は、内部に板バネを備える。ガイドロール１２ｈは、蒸着膜を形成した基材４がキャンロール１３ｂと巻取ロール１１ｂにとの間に通過することきに基材に加わる張力を板バネのたわみとして荷重に変換し、このときの荷重を電気信号として出力することによって実現され得る。張力測定部によって検知された張力の変化は、上述の張力制御機構にフィードバックされる。なお、ガイドロール１２ｇは、ガイドロール１２ｆとキャンロール１３ｂとの間に加わる張力を測定し得る。

なお、上述の例では、蒸着装置１００は、巻出ロール１１ａと巻取ロール１１ｂとに接続されたモータのトルクを制御する張力制御機構を備えているが、本実施形態ではこれに限定されない。本実施形態では、蒸着装置１００は、張力制御機構を備えた巻出ロール１１ａ及び巻取ロール１１ｂの前後にも、張力制御機構を備えたモータが配置されていてもよい。これにより、巻出ロール１１ａとガイドロール１２ｃとの間、ガイドロール１２ｄと１２ｇとの間、及び、ガイドロール１２ｈと巻取ロール１１ｂとの間でも好適に張力を制御することができる。

（キャンロール１３）
キャンロール１３は、基材１の裏面１ｂ側に接触し、反時計回り（逆送りのときには時計回り）に回転することによって基材１を搬送方向に搬送する。また、キャンロール１３は、温調機構（不図示）を内蔵し、キャンロール１３のロール面の温度を制御し、基材１を基材１の裏面１ｂ側からプロセスに適正な温度を維持する部材として機能する。

キャンロール１３は、キャンロール１３ａと、キャンロール１３ｂとから構成されている。キャンロール１３ａは、冷却水配管を温調機構として内蔵し、基材１の蒸着面１ａ側に反射防止膜２を成膜するときに反射防止膜２を冷却する。キャンロール１３ｂは、ヒータを温調機構として内蔵し、基材１の蒸着面１ａ側に防汚膜３を成膜するときに防汚膜３を加熱する。キャンロール１３ｂは、ヒータ等の温調機構によって防汚膜３を加熱することにより、基材１の蒸着面１ａ側に形成されたフッ素化合物との反応性を向上させることができる。

（差圧ロール１４）
差圧ロール１４は、両隣の部屋の圧力の差によって受ける影響を抑制できる程度に小さい隙間に基材１又は蒸着膜を形成した基材４を搬送させることによって、両隣の部屋の差圧を維持するロールである。差圧ロール１４は、差圧ロール１４ａ及び差圧ロール１４ｂから構成さている。差圧ロール１４ａは、反射防止膜成膜室３０と防汚膜成膜室５０との間における差圧調整室４０ａ内において、基材１を搬送するロールである。また、差圧ロール１４ｂは、反射防止膜成膜室３０と防汚膜成膜室５０との間における差圧調整室４０ｂ内において、基材１を搬送するロールである。なお、差圧ロール１４はフリーロールであってもよく、モータ等の駆動部を備える駆動ロールであってもよい。

〔搬入室１０〕
搬入室１０は、蒸着膜を形成するために、ロール状に巻き取られた基材１を蒸着装置１００に搬入し、取り付ける部屋である。搬入室１０は、その内部に巻出ロール１１ａを備えており、蒸着膜を形成する前の基材１のロールを巻出ロール１１ａに取り付けるようになっている。基材１は、巻出ロール１１ａの回転に伴い、ガイドロール１２ａへと送出され、ガイドロール１２ａに搬送されつつ、搬入室１０から蒸着面処理室２０へ連通する搬入口を通過して蒸着面処理室２０へと搬送される。

搬入室１０は、その内部に真空ポンプ（不図示）を備えていることが好ましい。搬入室１０は、基材１のロールを巻出ロール１１ａに取り付けた後、搬入室１０の内部を減圧することによって、いわゆるロードロック室としての機能を備える。

〔蒸着面処理室２０〕
蒸着面処理室２０は、蒸着面処理部２１を備えており、蒸着面処理部２１によって、基材１の蒸着面１ａ側に前処理を施す部屋である。

蒸着面処理室２０から反射防止膜成膜室３０へ連通する搬入口の開口は、基材１を通過させることができる程度に大きく、かつ、蒸着面処理室２０内の圧力と反射防止膜成膜室３０内の圧力とが互いに圧力の差によって影響を受けることを抑制できる程度に小さい開口であり得る。蒸着装置１００には、一例として、搬入室１０と蒸着面処理室２０との間、及び、蒸着面処理室２０と反射防止膜成膜室３０との間の少なくとも一方に、基材１の厚さ方向に平行な方向に沿って開閉するゲートバルブ等が設けられていることがより好ましい。ゲートバルブを閉じることにより、搬入室１０及び反射防止膜成膜室３０をそれぞれ仕切り、搬入室１０の圧力と反射防止膜成膜室３０の圧力とを分けることができる。また、基材１を挟むように搬入室１０と蒸着面処理室２０との間のゲートバルブを閉じた状態で、搬入室１０を大気開放してもよい。これにより、蒸着面処理室２０よりも右側にある各部屋の圧力を低い圧力に保ったまま、搬入室１０を大気圧に戻し、搬入室１０における巻出ロール１０ａの基材１を、蒸着装置１００の外部に搬出できる。このように、搬入室１０と蒸着面処理室２０との間にゲートバルブが設けられていれば、搬入室１０はロードロック室としての機能を有し、搬入室１０における基材１を交換することができる。

また、蒸着面処理室２０は、差圧調整室４０のように、第１差圧ガイド４１と第２差圧ガイド４２との間の隙間を基材１又は蒸着膜を形成した基材４を通過させてもよい。これによっても、蒸着面処理室２０は、第１スパッタ源３２及び第２スパッタ源３３の影響を低減させた状態で、蒸着面処理部２１によって、基材１の蒸着面１ａ側に前処理を施すことができる。

（蒸着面処理部２１）
蒸着面処理部２１は、順送りに基材１を搬送し、基材１が蒸着面処理部２１の前を通過するときに、基材１の蒸着面１ａ側に前処理を施す。当該前処理は、プラズマ洗浄処理又はコロナ放電照射処理等により実現し得る。これによって、基材１の蒸着面１ａ側における汚れを分解及び除去し、表面状態を改質できるため、基材１に対する反射防止膜２又は防汚膜３の密着性を向上させることができる。具体的には、基材１上に反射防止膜２を形成する場合には、基材１に対する反射防止膜２の密着性を向上させ、基材１上に防汚膜３を直接形成する場合には、基材１に対する防汚膜３の密着性を向上させることができる。

〔反射防止膜成膜室３０〕
反射防止膜成膜室３０は、その内部にキャンロール１３ａを備え、当該キャンロール１３ａのロール面に対向し、基材１の搬送方向に沿って並ぶように第１スパッタ源３２及び第２スパッタ源３３が配置されている。第１スパッタ源３２は、第１スパッタ源３２ａ及び３２ｂを備え、第２スパッタ源３３は第２スパッタ源３３ａ及び３３ｂを備えている。

蒸着面処理室２０から反射防止膜成膜室３０へと搬入された基材１は、ガイドロール１２ｃ、及びガイドロール１２ｄに搬送されつつ、キャンロール１３ａへと搬送される。蒸着装置１００では、第１スパッタ源３２ａ、第２スパッタ源３３ａ、第１スパッタ源３２ｂ、第２スパッタ源３３ｂの順で通過するように基材１をキャンロール１３ａによって搬送し、このとき、基材１の蒸着面１ａ側に第１無機膜２ａ、第２無機膜２ｂ、第１無機膜２ａ及び第２無機膜２ｂをこの順で形成する。その後、反射防止膜成膜室３０において反射防止膜２を形成した基材１は、その後、ガイドロール１２ｄ及び１２ｅによって差圧調整室４０ａに搬送される。

反射防止膜成膜室３０内は、各スパッタ源によって基材１上に反射防止膜２を形成することができる圧力に調整されていればよく、当該圧力は１０Ｐａ以下であり得、１×１０^―１Ｐａ以上１０Ｐａ以下が好ましい。当該圧力は真空ポンプ（不図示）等を用いて実現される。

（第１スパッタ源３２）
第１スパッタ源３２は、真空環境下で発生させたプラズマからのイオンを、平板状又は円筒状に形成した元素のターゲットに衝突させ、ターゲット表面から叩き出された元素を基材１上に堆積して、第１無機膜２ａを形成する。図１に示すように、第１スパッタ源３２は、第１スパッタ源３２ａと、第１スパッタ源３２ｂとから構成されている。

第１無機膜２ａは、第２スパッタ源３３によって形成される第２無機膜２ｂよりも高い屈折率を有する無機化合物によって形成される。第１無機膜２ａの屈折率は、第２無機膜２ｂの屈折率よりも高ければ特に限定されないが、例えば、１．６〜２．６の範囲内であり得る。このような無機化合物としては、例えば、酸化ニオブ（Ｎｂ_２Ｏ_５）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、酸化ランタン（Ｌａ_２Ｏ_３）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_３）、酸化タングステン（ＷＯ_３）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）、酸化ジルコニウム（Ｚｒ_２Ｏ_３）及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の少なくとも何れかを含む無機化合物が挙げられる。

（第２スパッタ源３３）
第２スパッタ源３３は、基材１上に形成された第１無機膜２ａの上に真空環境下で発生させたプラズマからのイオンを、平板状又は円筒状に形成した元素のターゲットに衝突させる。これにより、第２スパッタ源３３は、第１無機膜２ａを堆積した基材１上に、ターゲット表面から叩き出された元素を堆積して第２無機膜２ｂを形成する。第２スパッタ源３３ａと、第２スパッタ源３３ｂとのそれぞれは、仕切り板を備えていてもよい。第２スパッタ源３３が仕切り板を開閉することによって、反射防止膜成膜室３０の圧力を任意で調整することができる。

第２無機膜２ｂは、第１スパッタ源３２によって形成される第１無機膜２ａよりも低い屈折率を有する無機化合物によって形成される。第２無機膜２ｂの屈折率は、第１無機膜２ａの屈折率よりも低ければ特に限定されないが、例えば、１．２〜１．６の範囲内であり得る。このような無機化合物としては、例えば、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）の少なくとも何れかを含む無機化合物が挙げられる。

なお、図１において、蒸着装置１００は、まず、搬送方向に沿って第１スパッタ源３２と第２スパッタ源３３とが交互に配置された状態で、順送りに基材１を搬送する。具体的には、蒸着装置１００は、搬送方向に沿って第１スパッタ源３２ａ、第２スパッタ源３３ａ、第１スパッタ源３２ｂ及び第２スパッタ源３３ｂがこの順に配置された状態で、順送りに基材１を搬送する。次いで、蒸着装置１００は、第１スパッタ源３２ａ、第２スパッタ源３３ａ、第１スパッタ源３２ｂ、第２スパッタ源３３ｂの順に第１無機膜２ａと、第２無機膜２ｂとを交互に２層ずつ積層し、反射防止膜２を形成する。

なお、蒸着装置１００は、第１無機膜２ａ及び第２無機膜２ｂを繰り返し形成し、第１無機膜２ａ及び第２無機膜２ｂが２層よりも多く積層された反射防止膜２を形成することもできる。例えば、所望の光学特性を得るために、蒸着装置１００は、第１スパッタ源３２と、第２スパッタ源３３とを、それぞれ３つずつ備え、これらから第１無機膜２ａ及び第２無機膜２ｂを３層ずつ積層してもよい。これにより、合計６層の無機膜からなる反射防止膜２を形成することもできる。

また、蒸着装置１００は、逆送りに基材１を搬送し、逆送りの搬送中又は搬送後の順送り中に第１無機膜２ａと、第２無機膜２ｂとを形成したり、反射防止膜成膜室３０を２部屋以上設けたりしてもよい。これにより、６層以上の無機膜を形成することができる。

〔差圧調整室４０〕
差圧調整部の一態様である差圧調整室４０は、蒸着装置１００において、差圧調整室４０ａ及び差圧調整室４０ｂから構成されている。差圧調整室４０ａは、当該差圧調整室４０ａを介して互いに連通する反射防止膜成膜室３０の圧力と防汚膜成膜室５０の圧力とが、互いの差圧によって変化することを防止することによって各室内の圧力を調整するための部屋である。差圧調整室４０ｂは、当該差圧調整室４０ｂを介して互いに連通する防汚膜成膜室５０の圧力と安定化室６０の圧力とが、互いの差圧によって変化することを防止し、各室内の圧力を調整する。

図１に示すように、差圧調整室４０ａは、差圧ロール１４ａ、第１差圧ガイド４１ａ及び第２差圧ガイド４２ａを備えている。また、差圧調整室４０ｂは、差圧ロール１４ｂ、第１差圧ガイド４１ｂ及び第２差圧ガイド４２ｂを備えている。

差圧調整室４０ａにおいて、第１差圧ガイド４１ａと差圧ロール１４ａとの隙間の幅は、差圧ロール１４ａの回転を邪魔しない範囲であれば、できるだけ狭いほうが好ましい。これにより、差圧ロール１４ａが回転できるようにしつつ隙間を保持しつつ、差圧ロール１４ａにおける基材１が接触していない面に形成され得る気体の流路をできるだけ狭めることができる。また、差圧ロール１４ａと第２差圧ガイド４２ａとの隙間の幅は、搬送される基材１の厚みよりも大きく、反射防止膜成膜室３０及び防汚膜成膜室５０がお互いの部屋の圧力の影響を受けず、基材１が第２差圧ガイド４２ａと接触しない範囲であれば、できるだけ狭いほうが好ましい。これにより、差圧ロール１４ａのロール面との間において基材１を搬送する搬送経路を確保しつつ、反射防止膜成膜室３０と防汚膜成膜室５０との間の気体の流入をできるだけ防止できる。

差圧調整室４０ｂは、防汚膜成膜室５０と安定化室６０との間の差圧を調整する部屋であり、差圧ロール１４ｂ、第１差圧ガイド４１ｂ及び第２差圧ガイド４２ｂを備えている。差圧調整室４０ｂが備えている差圧ロール１４ｂ、第１差圧ガイド４１ｂ及び第２差圧ガイド４２ｂは、これらは差圧ロール１４ａ、第１差圧ガイド４１ａ及び第２差圧ガイド４２ａと同じ機能を有しているため、その説明を省略する。

なお、差圧調整室４０ｂと安定化室６０との間には、開閉するゲートバルブが設けられていることが好ましい。ゲートバルブを閉じることにより、防汚膜成膜室５０及び安定化室６０をそれぞれ仕切り、防汚膜成膜室５０と安定化室６０とを分けることができる。また、蒸着膜を形成した基材４を挟むように差圧調整室４０ｂと安定化室６０との間のゲートバルブを閉じた状態で、安定化室６０を大気開放してもよい。これにより、差圧調整室４０ｂよりも左側にある各部屋を真空に保ったまま、安定化室６０を大気圧に戻し、安定化室６０における巻取ロール１１ｂに巻き取られた、蒸着膜を形成した基材４を、蒸着装置１００の外部に搬出できる。このように、差圧調整室４０ｂと安定化室６０との間にゲートバルブが設けられていれば、安定化室６０はロードロック室としての機能を有し、安定化室６０における基材１又は蒸着膜を形成した基材４を交換することができる。

〔防汚膜成膜室５０〕
蒸着膜成膜室の一態様である防汚膜成膜室５０は、蒸発源５１及びノズル５１ａを備え、基材１上に防汚膜３を蒸着膜として形成する高真空槽である。具体的には、防汚膜成膜室５０は、反射防止膜成膜室３０よりも真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材１上に、蒸発源５１のノズル５１ａから蒸気化された反応性フッ素化合物を蒸着させて、基材１上に防汚膜３を蒸着膜として形成する。

防汚膜成膜室５０内の圧力は、防汚膜３を真空蒸着によって形成することができる圧力であればよく、１×１０^−３Ｐａ以下であり得る。当該圧力は、真空ポンプ（不図示）等を用いて防汚膜成膜室５０を高真空にすることによって実現される。

（蒸発源５１）
蒸発源５１は、基材１上に防汚膜３を蒸着膜として形成するための手段である。蒸着装置１００では、基材１の裏面１ｂ側をキャンロール１３に接触させた状態で、キャンロール１３を回転させながら形成された反射防止膜２における基材１の蒸着面１ａ側に防汚膜３を蒸着膜として形成する。

蒸発源５１では、一例として、反応性フッ素化合物が蒸着膜の材料として採用されてもよい。蒸発源５１は、反応性フッ素化合物を加熱し、ノズル５１ａから基材１の蒸着面１ａ側に向かって反応性フッ素化合物を蒸発させる。これにより、基材１上に成膜された反射防止膜２の上に防汚膜３が形成される。なお、蒸着装置１００では、巻出ロール１１ａから巻取ロール１１ｂに向かう搬送方向に沿った順送りに反射防止膜２を形成した基材１を搬送し、このときに、防汚膜３を形成する。

蒸発源５１としては、例えば、一列又は複数列のライン形状の蒸発源が好ましい。これにより、基材１の蒸着面１ａ側に形成された反射防止膜２上に防汚膜３を均一な膜厚分布を持つ蒸着膜として好適に形成することができる。

防汚膜３は、反応性フッ素化合物を含む蒸着膜である。防汚膜３は、蒸着膜を形成した基材４の表面に、汗、皮脂及び指紋等が付着することを防止することができる。

反応性フッ素化合物は、反応性フッ素化合物同士が架橋重合することができ、基材１の蒸着面１ａ（反射防止膜が形成されている場合には反射防止膜の表面）に化学結合できる官能基と、防汚膜３に低汚染性を付与することができる主鎖骨格を有している。

低汚染性を付与することができる主鎖骨格としては、例えばＣＦ_２＝，−ＣＦ_２−，−ＣＦＨ−、−ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ−等の繰り返し単位を有するものが挙げられ、分岐鎖を有していてもよい。好ましくは、−ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ−等によって例示されるパーフルオロポリエーテルを主鎖骨格とする化合物が挙げられる。また、反応性フッ素化合物が有する、蒸着面と化学結合できる官能基は、高分子主鎖の末端又は側鎖には、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）と加水分解等の反応をして、シラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を形成することができる有機シラン基であり、例えば、−ＳｉＲ_３−Ｘ（ＯＲ’）_Ｘ、ここで、Ｒは、アルキル基、Ｈ及びＣｌ等であり、Ｒ’は、アルキル基、及びＨ等であり、ｘは１〜３の整数である。このようなシラノール基自身、又はシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ）を形成することができる有機シラン基は大気中の酸素及び水蒸気（Ｏ_２及びＨ_２Ｏ）と反応し、安定化する。このような化合物の商品は、フッ素系防汚コーティング剤として知られ、例えば、オプツール（登録商標）ＤＳＸ（ダイキン工業株式会社製）及びオプツール（登録商標）ＤＡＣ−ＨＰ（ダイキン工業株式会社製）等が挙げられる。

蒸着膜を形成するための化合物には、反応性フッ素化合物が有する主鎖骨格を、例えば、ジメチルシロキサン等のシロキサン骨格に置き換えた化合物を用いてもよい。また、蒸着膜を形成する化合物は、蒸着膜に付与されるべき機能に応じて、主鎖骨格の構成を選択した架橋性官能基として有機シラン基を備えた化合物であってもよい。

反応性フッ素化合物が、高分子主鎖の末端に上述の有機シラン基を有していることにより、加水分解によりシラノール基を形成した後、さらに脱水縮合反応を起こして、より安定なシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を形成する。これにより、防汚膜３に対してより好適に安定化処理を施すことができる。

〔安定化室６０〕
安定化室６０は、防汚膜成膜室５０よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と反応性フッ素化合物とを反応させることによって、防汚膜成膜室５０において形成された防汚膜３に安定化処理を施す低真空槽である。また、安定化室６０は、防汚膜成膜室５０、及び差圧調整室４０ｂ内を通過した、蒸着膜を形成した基材４を巻取ロール１１ｂに巻き取り、蒸着装置１００の外部に搬出するための搬出室でもある。

ここで、従来のロールトゥロール式の搬送機構を用いた蒸着装置では、真空環境下で防汚膜を基材上に形成し、防汚膜に安定化処理を施す前に、フィルム上に防汚膜を形成した基材を巻き取っていた。このように蒸着膜を形成した基材を巻き取った場合、防汚膜が大気中の成分と反応しないため、防汚膜の性能が低下する虞がある。

このことから、防汚膜に安定化処理を施すために、ロールトゥロール式の搬送機構を用いた蒸着装置から巻き取られた、蒸着膜を形成した基材を取り出した後、大気に蒸着膜を形成した基材における防汚膜を触れさせることがある。しかしながら、これによっても、大気に接触可能な外側の防汚膜と、大気に接触不可能な内側の防汚膜とで、安定化の度合いが異なり、内側の防汚膜の性能が低下する虞がある。そのため、内側の防汚膜の性能の低下を防ぐには、巻き取られた防汚膜を解いて外側から内側の防汚膜まで大気にさらした後、解かれた防汚膜を再び巻き取る必要がある。

これに対し、本実施形態に係る蒸着装置１００では、蒸着膜を形成した基材４に、酸素及び水蒸気の少なくとも一方が導入された低真空の安定化室６０を搬送させる。これにより、大気環境下で生じる防汚膜３における反応性フッ素化合物と、酸素及び水蒸気の少なくとも一方との反応を低真空環境下で発生させる。安定化室６０において蒸着膜を形成した基材４の搬送を機に生じた当該反応により、防汚膜３は、大気にさらされた状態と同じ状態となり、時間をかけて（例えば、蒸着膜を形成した基材４が巻き取られた後に）安定化する。このように、防汚膜成膜室５０よりも低真空環境下で基材１上に形成された防汚膜３を内側と外側とで均一に安定化処理を施すことによって、内側であるかどうかに関係なく、防汚膜３の接触角を大きくし、ぬれ性及び密着性等の性能の低下を防ぐことができる。そのため、蒸着膜を形成した基材４を取り出して防汚膜３を大気環境下にさらさなくても、防汚膜３の性能を低下させることなく、防汚膜３に安定化処理を施すことができる。

安定化室６０内の圧力は、例えば、１Ｐａ以上１０^３Ｐａ以下である。当該圧力は、真空ポンプ等の減圧部（不図示）によって安定化室６０を高真空にした後、酸素及び水蒸気の少なくとも一方を導入すること、及び、上述の差圧調整室４０ｂによって防汚膜成膜室５０との差圧を調整することによって達成される。

安定化室６０は、その室内に酸素及び水蒸気のうち、少なくとも水蒸気を導入するバルブ及びボンベを備えていることが好ましい。安定化室６０を低真空環境下におくことによって、水蒸気を導入し、これにより、巻取ロール１１ｂに巻き取る前の段階において水蒸気に防汚膜３の表面を曝す。これによって、蒸着膜を形成した基材４が巻取ロール１１ｂにて巻き取られた後においても、シラノール基を有する反応性フッ素化合物の加水分解反応、及び脱水縮合反応が好適に進行する。よって、安定化処理が施された蒸着膜を形成した基材４を製造することができる。

差圧調整室４０ｂから搬入された蒸着膜を形成した基材４を搬送するガイドロール１２ｊは、フリーロールに代えて、加熱部又は冷却部と、モータ等の駆動部とを備える駆動ロールであることがより好ましい。蒸着膜を形成した基材４を加熱することによって、防汚膜３と、酸素及び水蒸気の少なくとも一方との反応性を高めることができる。蒸着膜を形成した基材４を冷却することによって、防汚膜３の表面に水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を凝集し、水蒸気との反応を促進させることができる。また、ガイドロール１２ｊをフリーロールとした場合、ガイドロール１２ｊと巻取ロール１１ｂとの間に配置され、蒸着膜を形成した基材４を裏面１ｂ側から加熱又は冷却することができるキャンロール（不図示）が設けられていてもよい。

巻取ロール１１ｂは、防汚膜成膜室５０又は安定化室６０の何れかに設けられていることが好ましい。これによって、防汚膜３に安定化処理が施された状態の蒸着膜を形成した基材４をわざわざ外に出すことなく、好適に巻き取ることができる。

また、巻取ロール１１ｂは、安定化室６０に設けられていることがより好ましい。巻取ロール１１ｂが安定化室６０に設けられていることによって、防汚膜３により安定化処理が施された状態で蒸着膜を形成した基材４を巻き取ることができる。

安定化室６０は、酸素及び水蒸気のうち、少なくとも水蒸気を含むことが好ましい。安定化室６０が水蒸気を含むことによって、水蒸気と防汚膜３との加水分解反応がより好適に起こり、防汚膜３に対してより好適に安定化処理を施すことができる。

なお、上述の例では、安定化室６０は、蒸着膜を形成した基材４を巻取ロール１１ｂに巻き取った後、差圧調整室４０ｂからの搬入口をゲートバルブによって遮断し、大気圧に戻すことによっていわゆるロードロック室として機能する。ただし、蒸着装置１００は、搬入室１０及び安定化室６０の何れもロードロック室としての機能を備えている。そのため、安定化室６０に基材１を搬入し、安定化室６０から搬入室１０へと向かって基材１を逆送りに搬送し、搬入室１０において蒸着膜を形成した基材４を巻き取ってもよい。また、減圧下の搬入室１０を大気圧に戻し、蒸着膜を形成した基材４を巻き取ったロールを蒸着装置１００の外部に搬出してもよい。

このように、蒸着装置１００において、搬入室１０及び安定化室６０の何れの部屋から基材１を搬入するか、何れの部屋から蒸着膜を形成した基材４を搬出するかは、基材１に成膜すべき各膜の構成に基づき適宜選択すればよい。

＜別の態様に係る蒸着装置＞
本発明に係る蒸着装置は、上記態様に係る蒸着装置１００に限定されない。例えば、図１に示す、蒸着装置は、逆送りに基材１を搬送して基材１上に反射防止膜２を形成した後、順送りに基材１を搬送して反射防止膜２上に防汚膜３を形成してもよい。この場合も、防汚膜の性能を低下させずに防汚膜に安定化処理を施すことができる。

別の態様に係る蒸着装置は、キャンロール１３ａの代わりに非接触の冷却板等の公知の冷却手段を備え、キャンロール１３ｂの代わりに赤外線ヒータ等の公知の加熱手段を備えていてもよい。これによっても、基材を冷却しながら、反射防止膜を基材上に好適に形成し、基材を加熱しながら、防汚膜を反射防止膜上に好適に形成することができる。

また、別の態様に係る蒸着装置は、上述の態様に係る蒸着装置１００のように、蒸着面処理室２０と、反射防止膜成膜室３０と、防汚膜成膜室５０とが、互いに連通する基材１の搬送経路を備えた内璧によって３室に分かれている形態でなくてもよい。また、当該態様に係る蒸着装置は、蒸着面処理部２１と、第１スパッタ源３２及び第２スパッタ源３３と、蒸発源５１とが当該内璧を挟んで別個に配置されている形態でなくてもよい。当該態様に係る蒸着装置では、蒸着面処理部、スパッタ源及び蒸発源を別々の真空度において制御できれば、例えば、これらの部材全てを１つの部屋にまとめて配置してもよい。

また、別の態様に係る蒸着装置は、第１スパッタ源及び第２スパッタ源の少なくとも一方を備えていなくてもよい。また、別の態様に係る蒸着装置は、反射防止膜等の無機膜を形成することなく、基材上に直接防汚膜を形成してもよい。この場合、別の態様に係る蒸着装置は、上述の態様に係る蒸着装置１００のように、順送りに基材を搬送してもよいが、減圧した安定化室から搬入室に逆送りに基材を搬送してもよい。また、搬入室において、蒸着膜を形成した基材を巻取ロールに巻き取った後、搬入口をゲートバルブによって遮断し、大気圧に戻した搬入室から当該基材を外部に搬出してもよい。さらに、別の態様に係る蒸着装置は、予め反射防止膜等の無機膜が形成された基材上に防汚膜を形成してもよい。これらによっても、上述の例と同様に、防汚膜の性能を低下させずに防汚膜に安定化処理を施すことができる。

＜蒸着膜を形成した基材４の製造方法＞
本発明の一実施形態に係る蒸着膜を形成した基材４の製造方法は、真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に、蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜工程と、上記蒸着膜成膜工程よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜工程において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化工程と、を包含する。これにより、蒸着膜の性能を低下させずに蒸着膜に安定化処理を施すことができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

＜まとめ＞
本発明の態様１に係る蒸着装置は、真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に、蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜室と、上記蒸着膜成膜室よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜室において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化室と、を備える。

本発明の態様２に係る蒸着装置は、上記態様１において、上記蒸着膜成膜室と、上記安定化室との間には、当該蒸着膜成膜室の圧力と、当該安定化室の圧力との差圧を調整する差圧調整部が設けられていてもよい。

本発明の態様３に係る蒸着装置は、上記態様１又は２において、上記蒸着膜成膜室及び上記安定化室の何れかには、安定化処理が施された蒸着膜を形成した基材を巻き取る巻取ロールが設けられていてもよい。

本発明の態様４に係る蒸着装置は、上記態様１〜３の何れか１つにおいて、上記反応性フッ素化合物は、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と反応してシラノール基を形成することができる有機シラン基を有していてもよい。

本発明の態様５に係る蒸着膜を形成した基材の製造方法は、真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜工程と、上記蒸着膜成膜工程よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜工程において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化工程と、を包含する。

本発明は、パソコン、スマートフォン及び車載等のディスプレイを保護するフィルム等に利用することができる。

１基材
３防汚膜（蒸着膜）
４蒸着膜を形成した基材
１１基材巻出巻取ロール
１１ａ巻出ロール（搬送機構）
１１ｂ巻取ロール（搬送機構）
１２、１２ａ〜１２ｊガイドロール（搬送機構）
１３、１３ａ、１３ｂキャンロール（搬送機構）
１４、１４ａ、１４ｂ差圧ロール（搬送機構）
４０、４０ａ、４０ｂ差圧調整室（差圧調整部）
５０防汚膜成膜室（蒸着膜成膜室）
５１蒸発源
６０安定化室
１００蒸着装置

Claims

真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に、蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜室と、
上記蒸着膜成膜室よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜室において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化室と、を備えることを特徴とする蒸着装置。
上記蒸着膜成膜室と、上記安定化室との間には、当該蒸着膜成膜室の圧力と、当該安定化室の圧力との差圧を調整する差圧調整部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着装置。
上記蒸着膜成膜室及び上記安定化室の何れかには、安定化処理が施された蒸着膜を形成した基材を巻き取る巻取ロールが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸着装置。
上記反応性フッ素化合物は、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と反応してシラノール基を形成することができる有機シラン基を有していることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の蒸着装置。
真空環境下において、ロールトゥロール式の搬送機構によって搬送される基材上に蒸発源から反応性フッ素化合物の蒸気を蒸着させることによって、上記基材上に蒸着膜を形成する蒸着膜成膜工程と、
上記蒸着膜成膜工程よりも低真空環境下において、酸素及び水蒸気の少なくとも一方と上記反応性フッ素化合物とを反応させることによって、上記蒸着膜成膜工程において形成された上記蒸着膜に安定化処理を施す安定化工程と、を包含することを特徴とする蒸着膜を形成した基材の製造方法。