JP4068377B2 - 真空蒸着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は成膜時間を短縮することのできる真空蒸着装置に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、真空蒸着装置を用いて蒸着材料を蒸発させ、被蒸着物上に多層膜を形成して反射防止効果等の所定の効果を機能させるためのコーティング処理を行う方法が知られている。真空蒸着装置を使用して蒸着材料を蒸発させる場合、真空圧を安定に保つためや形成する膜の純度を得るために、初めに予備的な加熱を行い、蒸着材料から発生するガスを取り除く脱ガス作業を行う。この脱ガス作業の終了後、さらに加熱し蒸着材料を蒸発させて被蒸着物に蒸着させる。
従来の真空蒸着装置において、被蒸着物に多層膜を形成させる場合には、前の成膜作業(脱ガス作業、蒸着作業)を終えた後、次の成膜作業を行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前の成膜作業を終えてから次の成膜作業に移るということは、再び脱ガス作業から始めることとなるため、作業効率が非常に悪い。また、作業効率を上げるため、前の成膜作業中に次の蒸着材料の脱ガス作業を行うことが考えられるが、従来の真空蒸着装置では脱ガス時に発生するガスにより真空圧が変動し、成膜に影響を与えてしまう。また、成膜中の膜の中に脱ガス中の材料成分が混入するといった問題も生じることとなる。
【0004】
上記従来技術の問題点に鑑み、成膜の品質を損なうことなく成膜の作業時間を短縮することのできる真空蒸着装置を提供することを技術課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 装置室内を真空雰囲気にするための排気手段と、被蒸着物と同一室内に置かれる蒸着手段であって,前記被蒸着物に対して蒸着材料を加熱により蒸散させ前記被蒸着物質に蒸着させる第一蒸着手段と、前記被蒸着物と同一室内に置かれる蒸着手段であって,前記第一蒸着手段による蒸着作業後に蒸着材料を加熱により蒸散させ前記被蒸着物に蒸着させる第二蒸着手段と、を有し、前記排気手段により真空雰囲気にされた状態で第一蒸着手段及び第二蒸着手段を用いて被蒸着物に蒸着材料を順次蒸着させる真空蒸着装置において、前記第一蒸着手段と第二蒸着手段とを同一室内において選択的に区分けするように配置されるとともに前記第一蒸着手段または第二蒸着手段による蒸着材料への予備的な加熱により発生するガスの移動を被蒸着物に対して制限する蒸着制限手段と、前記排気手段以外に前記第一蒸着手段側及び第二蒸着手段側に各々設けられる排気手段であって,前記第一蒸着手段及び第二蒸着手段による蒸着材料に対する予備的な加熱によって生じるガスを排気するためのガス用排気手段と、一方の蒸着手段により被蒸着物への蒸着作業が行われている間に他方の蒸着手段を前記蒸着抑制手段を用いて前記室内において脱ガス作業領域として区分けして前記他方の蒸着手段に対して予備的な加熱を蒸着材料に行うように制御するとともに,前記予備的な加熱により蒸着材料から発生するガスを前記ガス用排気手段により排気させるように制御する制御手段と、を備え、前記室内において区分けされた脱ガス作業領域を前記ガス用排気手段により差動排気することにより前記ガスが前記被蒸着物に向うのを抑制するとともに前記蒸着作業と脱ガス作業とを並行して行うことを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の実施の形態における蒸着作業の流れを説明する図である。
Aは被蒸着物である偏光板1に付けられている保護フィルムを剥がすための剥離作業室である。保護フィルム1aの剥離は後述する剥離装置によって行われる。また、剥離作業室Aでは保護フィルム1aを剥離した後、偏光板1を所定の型枠にセットする。Bは予備加熱室、Cは減圧室である。減圧室Cにて所定時間置かれた偏光板1は前処理室Dに送られ、プラズマ発生装置を用いて表面処理される。
【0007】
前処理室Dにて表面処理された偏光板1は、蒸着室Eに送られる。蒸着室Eでは反射防止膜用の複数の蒸着材料(蒸着剤)を真空蒸着により偏光板1に蒸着させ、反射防止膜を形成させる。蒸着室Eにて反射防止膜が形成された偏光板1は後処理室Fに送られる。後処理室Fでは撥水、防汚処理用の膜を偏光板1に形成させる。後処理室Fにて後処理を終えた偏光板1は図示なき待機室に入れられた後、室内を大気圧にに戻し、蒸着作業の完了となる。また、これら一連の動作は後述するシーケンサからなる制御部によって行われる。
また各作業室同士は、図示なき開閉扉にて隔離されており、減圧室C、前処理室D、蒸着室E、後処理室Fには真空ポンプが設置されており、室内を所定の真空度まで減圧するものとしている。
【0008】
以下に各作業工程について詳細に説明する。
<剥離作業>
図2は剥離作業室Aにて使用する剥離装置の構成を示した図である。剥離装置は所定位置に置かれた保護フィルム1a付の偏光板1を所定高さまで持ち上げるための持上部10と、持上部10により所定の高さまで持上げられた偏光板1から保護フィルム1aを剥がすための剥離部11からなる。
【0009】
持上部10にはエアピンセットの機能を有する吸着部12が下向きに複数個取り付けられている。吸着部12の内部はエアーを吸引するための吸引路が設けられており、持上部10に設けられている図示なき吸引ポンプを使用することにより、吸着部12先端を負圧にし、偏光板1を吸引保持するようになっている。
13は剥離部11に設けられている粘着部であり、粘着テープとこの粘着テープを所定の長さだけ引き出し、その後粘着テープを切断する切断部からなる。また、剥離部11は上下方向と前後方向(偏光板長手方向)に移動可能となっている。
【0010】
次に、このような剥離装置を用いて偏光板1から保護フィルム1aを剥離する動作を説明する。所定位置に置かれている偏光板1の上方まで持上部10を位置させた後、持上部10を下降させ吸着部12の先端を偏光板1に当接、吸着させる。偏光板1を吸着部12にて吸着させた後、持上部10は偏光板1を持上げ、剥離部11上まで移動する。持上部10が剥離部11上に位置すると、剥離部11は所定の長さだけ粘着テープを引き出すと共に、偏光板1の一端に粘着テープを接触させる。偏光板1の一端に粘着テープが接触した後、剥離部11は若干下降し、偏光板1に付けられている保護フィルム1aを剥離させる。その後、剥離部11は粘着テープに保護フィルム1aの一部が接着された状態で偏光板1の長手方向に移動し、保護フィルム1aを偏光板1から完全に剥離させる。剥離部11は粘着テープを切断し、保護フィルム1aを図示なき廃棄箱に落とす。
【0011】
保護フィルム1aが取り除かれた偏光板1は吸着部12によって吸着、保持された状態で型枠2が置かれている所定位置まで運ばれ、型枠2内に取り付けられる。型枠2は偏光板1を2枚一組として取り付けられるようになっている。型枠にセットされた偏光板1は、ベルトコンベアからなる搬送手段によって次の作業室となる予備加熱室Bに搬送される。型枠2の構成については後述する。
【0012】
<予備加熱、減圧作業>
予備加熱室Bに運ばれた偏光板1は、予備加熱室Bに設けられているハロゲンランプからなる加熱手段20によって大気圧下で所定温度(50℃程度)まで加熱される(図1参照)。この加熱手段20によって偏光板1は加熱されることにより、偏光板から水分、不純物等が抜け出し脱気される。所定時間加熱された偏光板1は、搬送手段を用いて減圧室Cに搬入され、図示なき真空ポンプにより所定の減圧下(1.0×10-3Pa程度)に置かれる。この減圧室Cでも偏光板1は加熱手段20によって加熱されている。
本実施の形態では減圧室は1つとしているが、徐々に減圧を行うために複数の減圧室を設け、最終の減圧室にて所望する真空度にさせることもできる。減圧室Cにて所望する真空度に維持された状態で、偏光板1は前処理室Dに搬送される。
【0013】
<前処理作業>
前処理室Dでは図示なき真空ポンプによって減圧室Cと同等の真空度に保たれている。前処理室Dに搬入された偏光板1は、室内側壁に設けられた図示なき搬送手段となるローラー部によって室内中央まで搬送される。室内天井の中央部には偏光板1を型枠2ごと持上げる図示なき保持手段が設けられており、この保持手段によって偏光板1は型枠2ごと持上げられる。その後、加熱手段20により偏光板1の表面温度を50℃〜80℃程度にまで上げた後、作業室内はプラズマ発生装置30によりプラズマ雰囲気中にされる。
作業室内がプラズマ雰囲気にされた後、保持手段により偏光板1は水平方向に回転され、プラズマにより偏光板1の表面処理作業が所定時間行われる。表面処理作業終了後、偏光板1はローラー部によって蒸着室Eへ搬送される。
【0014】
<蒸着作業>
図3及び図4に蒸着室Eの概略構成を示し、その蒸着作業について説明する。ここで図3(a)は蒸着室Eの概略構成を横方向から見た図であり、図3(b)は室内上部に設けられている搬送機構の構成を上方から見た図である。
図3(a)、(b)に示すように、蒸着室Eの上部には前処理室Dから搬送されてきた偏光板1を型枠2ごと保持し、蒸着室E内にて偏光板1を水平方向に回転させる回転機構100と、型枠2に取り付けられた偏光板1を搬入、搬出させるための搬送機構110とが設けられている。
【0015】
型枠2は図3(a)、(b)に示すように内側に偏光板1を2枚載置することのできる空間を有した矩形状の枠であり、この型枠2の側面には凹部2aが設けられている。また、型枠2は従来の搬送時及び回転時に必要とされた連結部材は設けられておらず、軽量化が図られている。
【0016】
また、回転機構100は型枠2の側面に設けられた凹部2aに嵌合し、両側から型枠2を把持する把持部101、軸部102、モータ等からなる駆動部103からなる。把持部101は軸部102を介して駆動部103に取り付けられており、駆動部103の駆動によって、水平方向(図3(b)に示す矢印方向)に回転可能である。
【0017】
搬送機構110は、図3(a),(b)に示すように、搬入口及び搬出口付近の室内側壁に固定的に取り付けられているローラー部111と、そのローラー部111の間に設置され、室内側壁に可動可能に取り付けられているローラー部112とからなる。ローラー部111,112は、何れも複数のローラーと該ローラーを駆動させるモータからなり、モータの駆動によりローラーが回転するようになっている。また、ローラー部111,112は、蒸着室E内において、搬入されてきた型枠2の高さ位置を変えることなく、その型枠2を各ローラー上に載置できるような位置に設けられている。
【0018】
113は軸部であり、室内側壁に回転可能に取り付けられている。114はモータからなる駆動部である。ローラー部112はその一端が軸部113に、もう一端が駆動部114に接合されており、回転機構110による偏光板1の回転時には、駆動部114の回転によってローラー部112が水平な位置から略垂直な位置(図3(a),(b)に示す点線位置)に退避されるようになっている。また、115は蒸着室E内を略真空にするための真空ポンプである。
【0019】
120は偏光板1に対して連続的に複数の蒸着を行うことのできる蒸着機構である。蒸着機構120は図3(a)及び図4に示すように、蒸着室Eの床から所定の高さを有する遮蔽壁121a,121bによって床を分割するように形成されている。その分割された各々の領域内には、蒸着剤が入れられている金属製のの容器からなる蒸着源122a,122bと、蒸着源122a,122bに各々電子ビームを照射する電子ビーム発生装置123a,123bとが設置されている。
【0020】
蒸着源122a,122bに入れられる蒸着剤は、SiO2,TiO2,ZrO2,Ta2O5等の反射防止膜形成用に用いられる既存の蒸着剤である。また、蒸着源122a,122bは図4に示すように、それぞれ同一円周上に複数の蒸着源(本実施の形態では各領域毎に3つ)が用意されている。各蒸着源は駆動手段124a,124bによって図4に示す矢印方向に回転移動することができ、電子ビーム発生装置123a,123bから出射される電子ビームの照射位置に各々配置されるようになっている。
【0021】
125は遮蔽壁121a,121bの高さよりも僅かに高い位置に設置されている遮蔽ルーフである。遮蔽ルーフ125は駆動手段126により、蒸着室E内を水平方向(図4の紙面に対して左右方向)に対して移動可能に設置されている。遮蔽ルーフ125は遮蔽壁121a,121bによって形成される領域の一方の上部全域を覆うだけの大きさ(面積)を有しており、一方の領域に設置されている蒸着源から蒸着剤が蒸散しているときに、他方の領域に設置されている蒸着源の上部を覆うことができるようになっている。
【0022】
127a,127bは真空ポンプであり、蒸着源122a,122b内に置かれる蒸着剤の脱ガス処理時に用いられる。128は投光型(透過型)の膜厚センサである。偏光板1に蒸着される蒸着剤の膜厚の検知は、型枠2に設けられた図示なきモニター板上に形成される膜厚を膜厚センサ128にて検知することにより行われる。
【0023】
次に、蒸着室Eにおける各種駆動機構の制御を図5のブロック図に示し、蒸着作業について説明する。
130は蒸着室Eにて使用する各種駆動機構の制御を行うシーケンサからなる制御部である。制御部130はまた各作業室における駆動機構の制御も行う。制御部130は真空ポンプ115,127a,127bを駆動させ、蒸着室E内を略真空状態(1.0×10-2〜1.0×10-4Pa程度)にさせておく。次に制御部130は、図示なき開閉扉を開けるとともに、ローラー部111,112を駆動させてローラーを回転させ、型枠2に取り付けられた偏光板1を前処理室D内から搬出し、蒸着室E内に搬入させる。ローラー部を使用した偏光板1の搬入、搬出は、ローラー上に型枠2の枠部分を載置した状態で行われる。
【0024】
制御部130は蒸着室E内に搬入後、偏光板1を所定位置(把持部101にて型枠2を把持できる位置)まで移動させる。型枠2の位置検知は、透過型のファイバーセンサにより行い、型枠2に設けられた図示なき孔に把持部101に設けられたテーパーピンが嵌合することにより行われる。
【0025】
型枠2が所定位置まで来たことを制御部130が検知すると、制御部130はローラー部111,112の駆動を停止させる。次に制御部130は駆動装置114を駆動させて蒸着作業時(成膜作業時)の妨げとならない位置までローラー部112を退避させると同時に把持部101にて型枠2を把持させる。ローラー部112の退避後、制御部130は駆動部103を用いて偏光板1を所定の速度で水平方向に回転させる。
【0026】
また一方で、制御部130は駆動装置126を用いて遮蔽ルーフ125を蒸着源122a側の領域まで移動させておく。制御部130は電子ビーム発生装置123aから電子ビームを蒸着源122aに照射し、蒸着源122a内に置かれている蒸着剤を所定温度で予備的に加熱し、水分や不純物等の蒸着時の妨げとなるものをガス化させる。遮蔽ルーフ125にて上部が遮蔽されているため、蒸着源122aから出たガスは、上方への移動(偏光板への移動)が制限されることとなる。また、上方への移動が制限されたガスは真空ポンプ127aによって室外に排気されることとなる。脱ガス作業が終了すると、制御部130は遮蔽ルーフ125を蒸着源122b側の領域まで移動させるとともに、電子ビームの出力を上げて蒸着源122a内に置かれている蒸着剤を上方へ蒸散させる。
【0027】
偏光板1は回転機構100により、室内の上方にて所定の速度にて回転しているため、蒸散した蒸着剤は、型枠2に取り付けられた2枚の偏光板1の面全体に均一に蒸着されることとなる。また、このときローラー部112は型枠2の回転時に得られる軌跡(図3(b)の点線円周部分)よりも外側に位置しているため、蒸着作業の妨げとなることがない。また、型枠2が軽量であるため回転機構100や搬送機構110も大型にする必要がないとともに、迅速に搬送、回転を行うことができる。
【0028】
また、制御部130は蒸着源122aを用いて偏光板1に蒸着を行っている間に、電子ビーム発生装置123bを用いて蒸着源122bを所定温度にて予備的に加熱し、蒸着源122b内に置かれる蒸着剤の脱ガス作業を並行して行う。
【0029】
蒸着源122aからの蒸着の終了後、制御部130は遮蔽ルーフ125を蒸着源122a側の領域に移動させ、蒸着源122b側の上部を開放させる。その後、蒸着源122a側と同様に蒸着源122bから蒸着剤の蒸散を行う。また、制御部130は駆動装置124を用いて蒸着源122aを回転移動させ、電子ビーム照射位置に次の蒸着源122aを位置させる。その後、前述と同様の操作を行い、予備加熱をして脱ガス作業を行う。
【0030】
このような蒸着作業を行うことにより、脱ガス作業時間を新たに設ける必要がないため、蒸着作業時間が短縮される。また、蒸着室全体の真空度に対して脱ガス作業を行う領域を差動排気することにより、脱ガス作業時に発生するガスが遮蔽ルーフ125を回り込み偏光板1に向かうのを抑制することができる。また、本実施の形態における蒸着作業では、蒸着源を2ヶ所としているが、これにかぎるものではなく、2ヶ所以上の蒸着源を用いて交互に蒸着作業を行うようにすることもできる。
蒸着作業がすべて終了すると、制御部130はローラー部112を水平位置まで戻し、ローラーに型枠2を載置させる。その後制御部130は、ローラー部111,112を駆動させて次の後処理室Fに偏光板1を搬送する。
【0031】
<後処理作業>
後処理室Fでは反射防止膜が施された偏光板1に撥水処理を形成させる作業を行う。
蒸着室Eから搬出された偏光板1は、後処理室F内にて蒸着室Eと同様の回転機構100及び搬送機構110を用いて偏光板1を型枠2ごと所定位置に把持された後、水平方向に回転駆動される。後処理室Fの床には抵抗加熱体からなる加熱部が設置されており、ここにフッ素化合物からなる処理剤が入った容器が置かれる。加熱部上に置かれた容器を所定温度にて加熱することにより、処理剤が蒸散し、反射防止膜が施された偏光板1に蒸着する。この撥水処理を偏光板1に施して一連の作業がすべて終了する。
【0032】
なお本実施の形態では、被蒸着物を偏光板として蒸着作業をおこなっているが、これに限るものではない。例えば被蒸着物の材料としてフィルムやアクリル板等、種々の被蒸着物に対して本発明を適用できることは言うまでもない。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば一方の蒸着源にて蒸着作業を行っている間に、もう一方の蒸着源に対して予備加熱を行うため、蒸着に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】蒸着作業の流れを示した図である。
【図2】剥離装置の構成を示した図である。
【図3】真空蒸着装置の構成を示した図である。
【図4】真空蒸着装置内における遮蔽ルーフの様子を示した図である。
【図5】制御系を示したブロック図である。
【符号の説明】
1 偏光板
2 型枠
100 回転機構
110 搬送機構
120 蒸着機構
121a,121b 遮蔽壁
122a,122b 蒸着源
125 遮蔽ルーフ
Claims (1)
- 装置室内を真空雰囲気にするための排気手段と、被蒸着物と同一室内に置かれる蒸着手段であって,前記被蒸着物に対して蒸着材料を加熱により蒸散させ前記被蒸着物質に蒸着させる第一蒸着手段と、前記被蒸着物と同一室内に置かれる蒸着手段であって,前記第一蒸着手段による蒸着作業後に蒸着材料を加熱により蒸散させ前記被蒸着物に蒸着させる第二蒸着手段と、を有し、前記排気手段により真空雰囲気にされた状態で第一蒸着手段及び第二蒸着手段を用いて被蒸着物に蒸着材料を順次蒸着させる真空蒸着装置において、前記第一蒸着手段と第二蒸着手段とを同一室内において選択的に区分けするように配置されるとともに前記第一蒸着手段または第二蒸着手段による蒸着材料への予備的な加熱により発生するガスの移動を被蒸着物に対して制限する蒸着制限手段と、前記排気手段以外に前記第一蒸着手段側及び第二蒸着手段側に各々設けられる排気手段であって,前記第一蒸着手段及び第二蒸着手段による蒸着材料に対する予備的な加熱によって生じるガスを排気するためのガス用排気手段と、一方の蒸着手段により被蒸着物への蒸着作業が行われている間に他方の蒸着手段を前記蒸着抑制手段を用いて前記室内において脱ガス作業領域として区分けして前記他方の蒸着手段に対して予備的な加熱を蒸着材料に行うように制御するとともに,前記予備的な加熱により蒸着材料から発生するガスを前記ガス用排気手段により排気させるように制御する制御手段と、を備え、前記室内において区分けされた脱ガス作業領域を前記ガス用排気手段により差動排気することにより前記ガスが前記被蒸着物に向うのを抑制するとともに前記蒸着作業と脱ガス作業とを並行して行うことを特徴とする真空蒸着装置。
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