JP3712435B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連続して送られてくるフィルム状基板に対して、迅速なフィードバック制御により均一な厚さの薄膜を形成することが可能な真空蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックフィルムなどの連続フィルムを蒸着装置に連続的に供給し、酸化珪素等の保護膜、アルミニウム等の金属薄膜などを蒸着することが行なわれている。また、この蒸着に際して、光ファイバーを用いた光透過型膜厚計により膜厚をモニターし、均一な厚さの薄膜を形成することについても実開昭５８−７４３３８号公報などに報告されている。
【０００３】
図４は、この従来の蒸着装置について示す説明図である。
巻出しロール２３から連続プラスチックフィルムが３１が駆動ロール４７に巻き付けるようにして供給される。プラスチックフィルム３１は、蒸着室１３内にある駆動ロール３３上で、蒸発源１５により蒸着されて薄膜が形成され、巻取りロール２５に巻き取られる。
【０００４】
プラスチックフィルム３１上に形成された薄膜の厚さは、光学式膜厚装置６１により膜厚が測定される。光学式膜厚装置６１は、光ファイバーにより投光部５１から光照射し、薄膜の形成されたプラスチックフィルム３１を介して受光部５３で光を検知し、透過光量の値から薄膜の膜厚を測定する。そして、この値が予じめ定められた設定値から変動した場合には、フィードバック制御して所定の厚さの薄膜がプラスチックフィルム３１上に形成されるように制御する。
【０００５】
しかしながら、この従来の制御方法では、プラスチックフィルム３１が蒸着室１３を出てから測光点に至るまでの距離が、少なくとも数十ｃｍはある。このように蒸着開始位置と測光点との間に距離があるため、フィードバックの遅れ時間が生じ、レスポンスの早い精密な制御ができなかった。そのため、設定値からのズレを検知し蒸着源その他にフィードバックし、その成果が確認できるまでの間に搬送されるプラスチックフィルム３１は無駄になることになり、この長さが、蒸着室１１の入口から出口の外の測定点（５１，５３の位置）の距離に至るため、かなりのプラスチックフィルムが無駄になることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、蒸着条件の変動を速やかに検知しフィードバック制御し、特性の安定した薄膜をフィルム状基板上に連続して形成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空蒸着装置は、駆動ロールにより連続フィルム状基板を蒸着室内の蒸着ゾーンに連続的に供給して搬送し、連続フィルム状基板に薄膜を形成して連続的に蒸着ゾーン外に回収する真空蒸着装置において、蒸着ゾーンの終点に至る以前の前記連続フィルム状基板の搬送方向に沿った複数の位置に連続フィルム状基板に堆積した薄膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備え、前記複数の位置で前記膜厚測定手段により測定された測定値の変化に応じて、前記連続フィルム状基板の搬送速度及び前記連続フィルム状基板に形成される薄膜の蒸着速度の少なくとも一つを制御することを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
真空槽１１は、基板であるプラスチックフィルム３１それ自体と隔壁１７とにより蒸着室１３と基板収納室２１とに仕切られ、それぞれ真空排気系１９で所望の真空度に排気されている。
【０００９】
巻出しロール２３に巻回されている連続プラスチックフィルム３１は、連続的に巻出しロール２３から供給され、ガイドロール２７，２７を経て、駆動ロール４１，４５，４３に至り、蒸着源１５に対向して薄膜が形成され、ついで、ガイドロール２７，２７を経て巻取りロール２５に回収される。駆動ロール４１，４３，４５は、プラスチックフィルム３１を蒸着室１３内で搬送速度を制御して搬送するものであり、また、蒸着中にプラスチックフィルム３１が過度に温度上昇しないように冷却してもよい。
【００１０】
図１において、プラスチックフィルム３１に形成された薄膜の膜厚の測定は、駆動ロール４５をプラスチックフィルム３１が離れた直後に行なわれる。光源からの白色光が光ファイバー（いずれも図示せず）により導かれ投光部５１から、薄膜が形成されたプラスチックフィルム３１に照射され、その透過光が受光部５３により受光される。受光された光は、光ファイバーを通って検知素子に導かれ透過率が検出される。なお５７は、投光部５１に蒸着物質を付着させないためのカバーである。また、受光部５３に投光部としての機能をもたせれば、反射光量による膜厚測定もできる。この場合、図１中の５１，５７は不要となる。
【００１１】
プラスチックフィルム３１上に堆積された薄膜の膜厚に応じて、プラスチックフィルム３１の透過率が変化するので、透過率を測定することによって、プラスチックフィルム３１上に堆積した薄膜の厚さを検出することができる。
【００１２】
投光部５１と受光部５３とが対向する測光点を通過した後も、蒸着室１３内にプラスチックフィルム３１はなおも搬送されるので、その間にもフィルム３１上に薄膜が堆積される。したがって、測定点で測定された膜厚は、プラスチックフィルム３１上の薄膜の最終膜厚ではない。しかしながら、蒸着室１３内でプラスチックフィルム３１上に薄膜が堆積される蒸着ゾーンは一定であり、この蒸着ゾーンにおける測光点の位置も一定である。したがって、蒸着ゾーンの始点から終点までに堆積される薄膜の厚さ（最終薄膜厚さ）と、蒸着ゾーンの始点から測光点までに堆積される薄膜の厚さ（測光点厚さ）との比率は予じめ実験的に求めることができる。よって、測光点厚さを測定して所定値に維持するようにフィードバック制御すれば最終薄膜厚さを制御することができる。具体的には、測光点厚さを測定し、これが所定値となるように、蒸発源１５からの蒸着物質の蒸発速度またはプラスチックフィルム３１の搬送速度を制御する。
【００１３】
測光点は、蒸着室１３内にあり、蒸着室１３の入口からわずかな距離であるので、設定膜厚値から変動した場合でも、敏速にフィードバック制御でき無駄になるプラスチックフィルム３１の量が少なくて済む。なお、測光点は、蒸着室１３内で薄膜が堆積される蒸着ゾーンの始点から終点の間であればいずれでもよく、例えば、図１の駆動ロール４１と４５との間の投光素子７１と受光素子７３とにより行なってもよい。
【００１４】
図２は、フィルム状基板の幅方向の膜厚を制御し、膜厚分布をとるための制御方法を示す説明図であり、図１の矢印Ａ方向から５１，５３の測光点近傍を示している。なお、図２ではカバー５７は図示を省略してある。
【００１５】
基板であるプラスチックフィルム３１の幅方向に投光部５１ａ〜５１ｅを設け、光ファイバー５９により投光し、プラスチックフィルム３１からの透過光を受光部５３ａ〜５３ｅで検知し、光ファイバー５９により膜厚監視装置本体６１に伝達することにより、プラスチックフィルム３１の幅方向の膜厚分を測定することができる。蒸発源１５をプラスチックフィルムの幅方向に複数設けて蒸着を行ない、それぞれの蒸発源からの蒸発量を制御することにプラスチックフィルム３１の幅方向の膜厚分布を均一にすることができる。
【００１６】
また、蒸着ゾーンの途中の幾つかの測光点で分光特性が得られれば、そのピーク値が求められ、ピーク値から屈折率が分るので、蒸着速度を操作する等して屈折率のコントロールをすることができる。
【００１７】
これは、一対の投・受光部５１，５３に加えて、図１に示したようにさらに投・受光部（７１，７３），（８１，８３），（９１，９３）を設けることによって実現できる。
【００１８】
まず、蒸着が開始される以前に投・受光部８１，８３で測光し、零点を求める。ついで、投・受光部（７１，７３），（５１，５３），（９１，９３）で順次膜厚を測定すると、膜厚の増加につれて透過率が変化し、これをプロットすると図３に示したようなカーブが得られ、このピーク値Ｐの透過率の値から屈折率を求めることができる。なお、ピーク値が現われない場合でも、予じめ実験により求めたデータと照合することにより、屈折率の値ないしは設定屈折率からの変動量を検出することができる。
【００１９】
本発明の真空蒸着装置では、蒸着室１３内で薄膜の膜厚を測定するプラスチックフィルム３１と同時にモニター用フィルムを搬送して、この膜厚を測定してもよいが、薄膜を形成すべき連続フイルム状基板上の膜厚を直接測定することが望ましい。そのためには、図４に図示した従来装置のように、蒸着室１３内で常にプラスチックフィルム３１（連続フィルム状基板）が駆動ロール４７に当接していると、光学的に膜厚を測定する場合の投光部および受光部の設置位置の確保が面倒である。
【００２０】
そこで本発明では、図１に示したように、駆動ロール４１，４３，４５とプラスチックフィルム３１とが接していない部位を設け、この部位に膜厚監視装置６１の投光部５１と受光部５３とを設置することが望ましい。そして、このような構成は、蒸着室内でのプラスチックフィルムの搬送を制御する駆動ロールの配置を調整することによって実現できる。具体的には、複数の駆動ロール間にわたって連続フィルム状基板を架け渡たし、蒸着室内でこの基板が平面ないし略平面を蒸発源に向けて張られた状態で搬送されるように複数の駆動ロールを配設することにより実現できる。したがって、図１で駆動ロール４５を省略してもよい。本発明では、基板として、可撓性を有し、透明な連続（長尺）フィルム状基板が好適に用いられる。
【００２１】
また、形成される薄膜としては、単層あるいは多層の反射防止膜、酸化珪素等の保護膜、アルミニウム等の金属膜などがあり、特に光の干渉により透過率反射率が変化する導電体薄膜が、膜厚制御の利便性の点から好適である。
なお、以上の説明では透過光量を検知して膜厚を測定・監視する場合について示したが、反射光量を検知することによっても膜厚を測定・監視することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、連続フィルム状基板に対して連続的に薄膜を形成するに際し、設定値からの膜厚の変動を迅速に検知し、敏速にフィードバック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着装置の実施例を示す説明図である。
【図２】投光部および受光部を複数用い、フィルム状基板の幅方向の膜厚を制御する場合について示す、図１の矢印Ａ方向から見た説明図である。
【図３】屈折率の検出方法について示す説明図である。
【図４】従来の蒸着装置について示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 真空槽
１３ 蒸着室
１５ 蒸発源
１７ 隔壁
１９ 真空排気系
２１ 基板収納室
２３ 巻出しロール
２５ 巻取りロール
２７ ガイドロール
３１ 連続フィルム基板
４１，４３，４５，４７ 駆動ロール
５１ 投光部
５３ 受光部
５７ カバー
５９ 光ファイバー
６１ 膜厚監視装置（本体）
【産業上の利用分野】
本発明は、連続して送られてくるフィルム状基板に対して、迅速なフィードバック制御により均一な厚さの薄膜を形成することが可能な真空蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックフィルムなどの連続フィルムを蒸着装置に連続的に供給し、酸化珪素等の保護膜、アルミニウム等の金属薄膜などを蒸着することが行なわれている。また、この蒸着に際して、光ファイバーを用いた光透過型膜厚計により膜厚をモニターし、均一な厚さの薄膜を形成することについても実開昭５８−７４３３８号公報などに報告されている。
【０００３】
図４は、この従来の蒸着装置について示す説明図である。
巻出しロール２３から連続プラスチックフィルムが３１が駆動ロール４７に巻き付けるようにして供給される。プラスチックフィルム３１は、蒸着室１３内にある駆動ロール３３上で、蒸発源１５により蒸着されて薄膜が形成され、巻取りロール２５に巻き取られる。
【０００４】
プラスチックフィルム３１上に形成された薄膜の厚さは、光学式膜厚装置６１により膜厚が測定される。光学式膜厚装置６１は、光ファイバーにより投光部５１から光照射し、薄膜の形成されたプラスチックフィルム３１を介して受光部５３で光を検知し、透過光量の値から薄膜の膜厚を測定する。そして、この値が予じめ定められた設定値から変動した場合には、フィードバック制御して所定の厚さの薄膜がプラスチックフィルム３１上に形成されるように制御する。
【０００５】
しかしながら、この従来の制御方法では、プラスチックフィルム３１が蒸着室１３を出てから測光点に至るまでの距離が、少なくとも数十ｃｍはある。このように蒸着開始位置と測光点との間に距離があるため、フィードバックの遅れ時間が生じ、レスポンスの早い精密な制御ができなかった。そのため、設定値からのズレを検知し蒸着源その他にフィードバックし、その成果が確認できるまでの間に搬送されるプラスチックフィルム３１は無駄になることになり、この長さが、蒸着室１１の入口から出口の外の測定点（５１，５３の位置）の距離に至るため、かなりのプラスチックフィルムが無駄になることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、蒸着条件の変動を速やかに検知しフィードバック制御し、特性の安定した薄膜をフィルム状基板上に連続して形成することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の真空蒸着装置は、駆動ロールにより連続フィルム状基板を蒸着室内の蒸着ゾーンに連続的に供給して搬送し、連続フィルム状基板に薄膜を形成して連続的に蒸着ゾーン外に回収する真空蒸着装置において、蒸着ゾーンの終点に至る以前の前記連続フィルム状基板の搬送方向に沿った複数の位置に連続フィルム状基板に堆積した薄膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備え、前記複数の位置で前記膜厚測定手段により測定された測定値の変化に応じて、前記連続フィルム状基板の搬送速度及び前記連続フィルム状基板に形成される薄膜の蒸着速度の少なくとも一つを制御することを特徴とする。
【０００８】
【実施例】
真空槽１１は、基板であるプラスチックフィルム３１それ自体と隔壁１７とにより蒸着室１３と基板収納室２１とに仕切られ、それぞれ真空排気系１９で所望の真空度に排気されている。
【０００９】
巻出しロール２３に巻回されている連続プラスチックフィルム３１は、連続的に巻出しロール２３から供給され、ガイドロール２７，２７を経て、駆動ロール４１，４５，４３に至り、蒸着源１５に対向して薄膜が形成され、ついで、ガイドロール２７，２７を経て巻取りロール２５に回収される。駆動ロール４１，４３，４５は、プラスチックフィルム３１を蒸着室１３内で搬送速度を制御して搬送するものであり、また、蒸着中にプラスチックフィルム３１が過度に温度上昇しないように冷却してもよい。
【００１０】
図１において、プラスチックフィルム３１に形成された薄膜の膜厚の測定は、駆動ロール４５をプラスチックフィルム３１が離れた直後に行なわれる。光源からの白色光が光ファイバー（いずれも図示せず）により導かれ投光部５１から、薄膜が形成されたプラスチックフィルム３１に照射され、その透過光が受光部５３により受光される。受光された光は、光ファイバーを通って検知素子に導かれ透過率が検出される。なお５７は、投光部５１に蒸着物質を付着させないためのカバーである。また、受光部５３に投光部としての機能をもたせれば、反射光量による膜厚測定もできる。この場合、図１中の５１，５７は不要となる。
【００１１】
プラスチックフィルム３１上に堆積された薄膜の膜厚に応じて、プラスチックフィルム３１の透過率が変化するので、透過率を測定することによって、プラスチックフィルム３１上に堆積した薄膜の厚さを検出することができる。
【００１２】
投光部５１と受光部５３とが対向する測光点を通過した後も、蒸着室１３内にプラスチックフィルム３１はなおも搬送されるので、その間にもフィルム３１上に薄膜が堆積される。したがって、測定点で測定された膜厚は、プラスチックフィルム３１上の薄膜の最終膜厚ではない。しかしながら、蒸着室１３内でプラスチックフィルム３１上に薄膜が堆積される蒸着ゾーンは一定であり、この蒸着ゾーンにおける測光点の位置も一定である。したがって、蒸着ゾーンの始点から終点までに堆積される薄膜の厚さ（最終薄膜厚さ）と、蒸着ゾーンの始点から測光点までに堆積される薄膜の厚さ（測光点厚さ）との比率は予じめ実験的に求めることができる。よって、測光点厚さを測定して所定値に維持するようにフィードバック制御すれば最終薄膜厚さを制御することができる。具体的には、測光点厚さを測定し、これが所定値となるように、蒸発源１５からの蒸着物質の蒸発速度またはプラスチックフィルム３１の搬送速度を制御する。
【００１３】
測光点は、蒸着室１３内にあり、蒸着室１３の入口からわずかな距離であるので、設定膜厚値から変動した場合でも、敏速にフィードバック制御でき無駄になるプラスチックフィルム３１の量が少なくて済む。なお、測光点は、蒸着室１３内で薄膜が堆積される蒸着ゾーンの始点から終点の間であればいずれでもよく、例えば、図１の駆動ロール４１と４５との間の投光素子７１と受光素子７３とにより行なってもよい。
【００１４】
図２は、フィルム状基板の幅方向の膜厚を制御し、膜厚分布をとるための制御方法を示す説明図であり、図１の矢印Ａ方向から５１，５３の測光点近傍を示している。なお、図２ではカバー５７は図示を省略してある。
【００１５】
基板であるプラスチックフィルム３１の幅方向に投光部５１ａ〜５１ｅを設け、光ファイバー５９により投光し、プラスチックフィルム３１からの透過光を受光部５３ａ〜５３ｅで検知し、光ファイバー５９により膜厚監視装置本体６１に伝達することにより、プラスチックフィルム３１の幅方向の膜厚分を測定することができる。蒸発源１５をプラスチックフィルムの幅方向に複数設けて蒸着を行ない、それぞれの蒸発源からの蒸発量を制御することにプラスチックフィルム３１の幅方向の膜厚分布を均一にすることができる。
【００１６】
また、蒸着ゾーンの途中の幾つかの測光点で分光特性が得られれば、そのピーク値が求められ、ピーク値から屈折率が分るので、蒸着速度を操作する等して屈折率のコントロールをすることができる。
【００１７】
これは、一対の投・受光部５１，５３に加えて、図１に示したようにさらに投・受光部（７１，７３），（８１，８３），（９１，９３）を設けることによって実現できる。
【００１８】
まず、蒸着が開始される以前に投・受光部８１，８３で測光し、零点を求める。ついで、投・受光部（７１，７３），（５１，５３），（９１，９３）で順次膜厚を測定すると、膜厚の増加につれて透過率が変化し、これをプロットすると図３に示したようなカーブが得られ、このピーク値Ｐの透過率の値から屈折率を求めることができる。なお、ピーク値が現われない場合でも、予じめ実験により求めたデータと照合することにより、屈折率の値ないしは設定屈折率からの変動量を検出することができる。
【００１９】
本発明の真空蒸着装置では、蒸着室１３内で薄膜の膜厚を測定するプラスチックフィルム３１と同時にモニター用フィルムを搬送して、この膜厚を測定してもよいが、薄膜を形成すべき連続フイルム状基板上の膜厚を直接測定することが望ましい。そのためには、図４に図示した従来装置のように、蒸着室１３内で常にプラスチックフィルム３１（連続フィルム状基板）が駆動ロール４７に当接していると、光学的に膜厚を測定する場合の投光部および受光部の設置位置の確保が面倒である。
【００２０】
そこで本発明では、図１に示したように、駆動ロール４１，４３，４５とプラスチックフィルム３１とが接していない部位を設け、この部位に膜厚監視装置６１の投光部５１と受光部５３とを設置することが望ましい。そして、このような構成は、蒸着室内でのプラスチックフィルムの搬送を制御する駆動ロールの配置を調整することによって実現できる。具体的には、複数の駆動ロール間にわたって連続フィルム状基板を架け渡たし、蒸着室内でこの基板が平面ないし略平面を蒸発源に向けて張られた状態で搬送されるように複数の駆動ロールを配設することにより実現できる。したがって、図１で駆動ロール４５を省略してもよい。本発明では、基板として、可撓性を有し、透明な連続（長尺）フィルム状基板が好適に用いられる。
【００２１】
また、形成される薄膜としては、単層あるいは多層の反射防止膜、酸化珪素等の保護膜、アルミニウム等の金属膜などがあり、特に光の干渉により透過率反射率が変化する導電体薄膜が、膜厚制御の利便性の点から好適である。
なお、以上の説明では透過光量を検知して膜厚を測定・監視する場合について示したが、反射光量を検知することによっても膜厚を測定・監視することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、連続フィルム状基板に対して連続的に薄膜を形成するに際し、設定値からの膜厚の変動を迅速に検知し、敏速にフィードバック制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蒸着装置の実施例を示す説明図である。
【図２】投光部および受光部を複数用い、フィルム状基板の幅方向の膜厚を制御する場合について示す、図１の矢印Ａ方向から見た説明図である。
【図３】屈折率の検出方法について示す説明図である。
【図４】従来の蒸着装置について示す説明図である。
【符号の説明】
１１ 真空槽
１３ 蒸着室
１５ 蒸発源
１７ 隔壁
１９ 真空排気系
２１ 基板収納室
２３ 巻出しロール
２５ 巻取りロール
２７ ガイドロール
３１ 連続フィルム基板
４１，４３，４５，４７ 駆動ロール
５１ 投光部
５３ 受光部
５７ カバー
５９ 光ファイバー
６１ 膜厚監視装置（本体）
Claims (3)
- 駆動ロールにより連続フィルム状基板を蒸着室内の蒸着ゾーンに連続的に供給して搬送し、連続フィルム状基板に薄膜を形成して連続的に蒸着ゾーン外に回収する真空蒸着装置において、蒸着ゾーンの終点に至る以前の前記連続フィルム状基板の搬送方向に沿った複数の位置に連続フィルム状基板に堆積した薄膜の膜厚を測定する膜厚測定手段を備え、前記複数の位置で前記膜厚測定手段により測定された測定値の変化に応じて、前記連続フィルム状基板の搬送速度及び前記連続フィルム状基板に形成される薄膜の蒸着速度の少なくとも一つを制御することを特徴とする真空蒸着装置。
- 前記複数の膜厚測定手段の少なくとも一つが、前記蒸着室内において、連続フィルム状基板が駆動ロールと接していない部位の薄膜の膜厚を測定することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
- 前記真空蒸着装置は、前記膜厚測定手段により測定された測定値の変化に基づいて前記薄膜の屈折率を求め、前記屈折率に応じて前記連続フィルム状基板の搬送速度及び前記連続フィルム状基板に形成される薄膜の蒸着速度の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05196495A JP3712435B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 真空蒸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05196495A JP3712435B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 真空蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08225940A JPH08225940A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3712435B2 true JP3712435B2 (ja) | 2005-11-02 |
Family
ID=12901558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05196495A Expired - Fee Related JP3712435B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 真空蒸着装置 |
Country Status (1)
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-
1995
- 1995-02-16 JP JP05196495A patent/JP3712435B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08225940A (ja) | 1996-09-03 |
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