JP2545369B2

JP2545369B2 - シ−トプラズマ・イオンプレ−テイング方法とその装置

Info

Publication number: JP2545369B2
Application number: JP61193746A
Authority: JP
Inventors: ▲吉吉▼也野町; 正則今野
Original assignee: Tobi Co Ltd
Current assignee: Tobi Co Ltd
Priority date: 1986-08-19
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1996-10-16
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JPS6350464A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、イオンプレーティング方法とその装置に
関する。さらに詳しくはシートプラズマによるイオンプ
レーティング方法とそのための装置に関する。

（背景技術）プラスチック、金属等のフィルムの表面に、金属、無
機物、カーボン、あるいは有機ポリマーなどの薄膜（蒸
着膜）を形成したものは、導電性フィルム、絶縁膜、表
示素子、光学フィルム、電子デバイス、装飾などの多様
な用途分野への応用が期待されているもので、すでに実
用化されているものも少くない。

このような薄膜を形成するための方法、装置として
は、真空蒸着装置内に置いた蒸発源からの蒸発粒子をグ
ロー放電によってイオン化して行うものが知られてい
る。イオンプレーティングと呼ばれている技術である。

イオンプレーティングについては、ホロソカード型の
ものと、高周波励起型のものとがあることも知られてい
る。

これらのイオンプレーティング法は薄膜形成技術とし
て優れたものではあるが、広幅で、かつ長尺のフィルム
やシート状基板の表面等に薄膜を形成するための技術、
装置としては、依然として多くの問題が未解決の現状に
ある。

すなわち、広幅で、長尺のフィルムやシート状基板の
表面等に薄膜を形成するにあたっては、幅方向および長
さ方向のいずれにおいても、品質が均一で、密着性に優
れた薄膜を、フィルムまたはシート状基板を連続的に移
動させながら効率的に製造することが必要になる。しか
しながら、ホロソカードの場合にはカソード部等の装置
の汚れ、損傷が避けられず、熱的安定性に欠け、基板フ
ィルム等の発熱が避けられないという問題がある。この
ため優れた品質の薄膜を、連続して移動するフィルム表
面に均質に、かつ効率的に得ることは困難であった。

また、高周波励起型のイオンプレーティングの場合に
は、優れた品質の薄膜を安定して得るためには極めて有
効であるものの、長尺で広幅の大面積フィルムなどの場
合に、その薄膜を効率的に製造するための生産性の点で
難点があった。

（発明の目的）この発明は、このような問題のない、長尺で広幅のフ
ィルムの表面等に連続的に、かつ効率的に蒸着薄膜を形
成するための新しいタイプのイオンプレーティング方法
とその装置を提供することを目的としている。

さらに詳しくは、高速で移動するフィルム表面等に、
連続的に薄膜を形成するためのシートプラズマ・イオン
プレーティング方法とその装置を提供するものである。

（発明の開示）この発明のシートプラズマ・イオンプレーティング方
法は、圧力勾配型放電によって形成したプラズマ流をシ
ート状に変形し、蒸発源物質の蒸発によって生成させた
粒子を該シートプラズマによりイオン化し、シートプラ
ズマの上方を移動する基板表面に付着させて、薄膜を形
成することを特徴としている。

圧力勾配型のプラズマ放電は、陰極と陽極との間に中
間電極を介在させ、陰極領域を1Torr前後に、そして陽
極領域を10^-3Torr程度に保って放電を行うものである。
この放電によるプラズマは、ホロソカード方式あるいは
高周波励起方式のプラズマとは相違して、プラズマ流と
して真空容器内を移行する。しかもこのプラズマ流は、
磁石手段によって流れの方向と、その形状を変化させる
ことができるという特徴を有している。

この発明は、このような圧力勾配型の放電によって形
成したプラズマ流の特徴を利用するもので、磁石手段に
よって、偏平のシート状に変形してイオンプレーティン
グに用いるものである。

添付した図面に沿って、この発明のシートプラズマ・
イオンプレーティング方法とその装置についてさらに具
体的に説明する。

図は、この発明の例を示したものである。

第１図において、真空室（１）はベルジャ（２）によ
って気密に保たれている。真空室（１）は、真空ポンプ
によって排気する。ベルジャ（２）には、真空排気口
（３）とともに、反応ガス導入口（４）を設ける。ま
た、ベルジャ（２）の内部には、薄膜形成のための原料
蒸発物質のハース（５）および圧力勾配型のプラズマガ
ン（６）を設ける。

また、この第１図に示した例においては、フィルムコ
ーティングのためのフィルム送り出しロール（７）およ
びフィルム巻取りロール（８）を、フィルムの保持移動
手段として設けている。さらに、必要に応じて、ガイド
ロール（９）および冷却手段（10）を設ける。

この装置において、圧力勾配型のプラズマガン（６）
によって形成されたプラズマ流は、磁石手段（11）によ
ってシート状に変形される。変形されたシートプラズマ
（12）は、フィルムの平面に平行して進行し、圧力勾配
型プラズマガン（６）に対向する部位に設けた収束用磁
石手段（13）に収束する。シートプラズマ（12）は、原
料蒸発源物質には収束せず、該物質の蒸発には関与しな
い。

原料蒸発源物質は、ハース（５）を抵抗加熱または高
周波誘導加熱等によって加熱して、または電子ビーム照
射によって蒸発させる。蒸発した原料物質粒子は、上方
へ移行し、シートプラズマ流（12）に入射する。このプ
ラズマ領域において粒子はイオン化され、シートプラズ
マ（12）の上方を移動するフィルム基板表面に付着す
る。

この第１図に示したようにプラスチック等のフィルム
を基板として用いる場合には、ロール（８）（９）の回
転駆動手段を適宜に設ける。冷却手段（10）は、水冷、
空冷のいずれの方式としてもよい。

ベルジャの構造に格別の限定がないことは当然のこと
である。ベルジャ側壁を開閉自在として、ハース部ある
いはロール部を横方向に出し入れ自在としてもよい。

また、ロール部は、必ずしもベルジャ内部に設ける必
要はない。ベルジャ側壁にスリットを形成してフィルム
を出し入れし、薄膜形成部に連設したプラズマ・ボンバ
ード処理部などを設けてもよい。

薄膜が形成されるフィルム表面の反対側の上面に負電
圧を印加する手段を設けることもできる。

第２図は、第１図に示した装置のＡ−Ａ′の断面より
見たものである。プラズマ流（12）はシート状に偏平化
され、フィルム基板（14）の幅方向に大きく広がってい
る。このため、大面積、広幅フィルムの効率的イオンプ
レーティングが可能になる。蒸発源物質を蒸発させるた
めのハースも、この幅に合わせておくのが好ましい。

このような装置例を用いて行うことのできるこの発明
のシートプラズマ・イオンプレーティング方法は、例に
示したフィルムに限定されることなく任意の形状、任意
の素材の基板に対して適用できることはいうまでもな
い。特に平板状の大面積基板に対して、この方法は極め
て有効なものである。

基板は、金属、合金、ガラス、セラミックス、有機ポ
リマーの任意のものであってもよい。

高速で移動するフィルムについては、たとえばポリエ
ステル、ポリサルフォン、ポリアミド、ポリイミド、金
属、セラミックス、もしくはそれらの複合フィルムなど
の耐熱性のものが使用できる。移動速度は、たとえば、
30m/分程度の速度まで可能であり、フィルムの幅も、10
0mm〜500mm程度までの広幅のものとすることができる。

薄膜形成物質、蒸発源物質も適宜に選択することがで
きる。ITO、酸化インジウム、酸化スズ膜を形成して導
電膜とすることもできる。また、酸化アルミニウム、酸
化チタン等の他の金属の酸化物を用いることもできる。
あるいは窒化物の生成も可能である。

反応圧力は１×10^-4〜１×10^-2Torr程度とし、アルゴ
ン、ヘリウム、水素、酸素、窒素、有機モノマーなどの
不活性ガスもしくは反応性ガスを用いることができる。
また、放電電圧はたとえば、50〜100V程度とすることが
できる。

プラズマ流の変形、収束用の磁石手段としては電磁
石、永久磁石いずれも使用できるが、プラズマ流を制御
するためには電磁石が有効である。

以下、実施例を示す。もちろん、この発明はこの実施
例に限定されるものではない。

実施例第１図および第２図に示した装置を用いて、フィルム
幅250mmのPETフィルムに透明膜を形成した。

蒸発源物質としてアルミニウムを用いた。抵抗加熱に
より蒸発させた。

ハースとフィルムとの距離は約42cmとした。また、フ
ィルムの移動速度は、30m/分とした。

放電電圧250A/70V、アルゴン圧力７×10^-4Torr、酸素
圧力1.6×10^-3Torrとした。

膜厚1350Åで、550nmの平行光線透過率87％（PETブラ
ンク 88％）の透明フィルムを得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の装置の一例を示している。第２図
は、この第１図のＡ−Ａ′断面を示したものである。図中の番号は次のものを示している。１……真空室、２……ベルジャ３……排気口、４……反応ガス導入口５……ハース、６……プラズマガン 7,8……ロール、９……ガイドロール 10……冷却手段、11……磁石 12……シートプラズマ流、13……収束用磁石 14……フィルム基板

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力勾配型放電によって形成したプラズマ
流をシート状に変形し、蒸発源物質の蒸発によって生成
させた粒子を該シートプラズマによりイオン化し、シー
トプラズマの上方を移動する基板表面に付着させて、薄
膜を形成することを特徴とするシートプラズマ・イオン
プレーティング方法。
【請求項２】基板がフィルムであり、このフィルムをシ
ートプラズマの上方で移動させながら、その表面に、該
シートプラズマによりイオン化された粒子を付着させ、
薄膜を形成する特許請求の範囲第１項記載のシートプラ
ズマ・イオンプレーティング方法。
【請求項３】真空室と、排気系と、ガス導入系と、薄膜
形成材料の蒸発源と、蒸発源の蒸発手段と、圧力勾配型
のプラズマガンと、該プラズマガンより発射されたプラ
ズマ流をシート状に変形する磁石手段と、該シート状の
プラズマ流を収束させる磁石手段と、基板を保持しつ
つ、シート状プラズマ流の上方で移動させる基板の保持
移動手段とからなり、シート状プラズマ流を、蒸発源物
質に収束させることなく、基板表面に対して平行となる
ように形成させることを特徴とするシートプラズマ・イ
オンプレーティング装置。
【請求項４】基板がフィルムであり、このフィルムの保
持移動手段が、基板の保持移動手段として設けられた特
許請求の範囲第３項記載のシートプラズマ・イオンプレ
ーティング装置。