JP5070932B2 - Film temperature measuring apparatus and winding type vacuum film forming apparatus equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、成膜装置によりフィルムの一面に成膜する際に、その走行しているフィルムの温度を測定する装置、及びそのフィルム温度測定装置を具備した巻取式真空成膜装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring the temperature of a traveling film when a film is formed on one surface of a film by a film forming apparatus, and a take-up vacuum film forming apparatus provided with the film temperature measuring apparatus.
従来から、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロン等のプラスチックフィルムは、種々のコーティング材料を被覆して各種特性を付与した機能性フィルムの基材として用いられている。特に電子材料や包装材料分野では、厚さ数10μm程度の比較的薄いフィルムが多く用いられているが、被覆する材料の適用種類の拡大に伴い、上記プラスチックフィルムを基材とする機能性フィルムは今後も増加することが予想される。 Conventionally, plastic films such as polyethylene terephthalate, polyimide, polyester, polyethylene, and nylon have been used as a base material for functional films coated with various coating materials to give various properties. In particular, in the field of electronic materials and packaging materials, a relatively thin film having a thickness of about several tens of μm is often used. With the expansion of application types of materials to be coated, functional films based on the above plastic films are used. It is expected to increase in the future.
上記各種機能性薄膜の製法としては、金属または酸化物等のターゲットを用いる各種のスパッタリング法、例えば直流マグネトロンスパッタリング、高周波マグネトロンスパッタリング、及び直流に高周波のRFを重畳したマグネトロンスパッタリング、ターゲット同士を対向させる対向ターゲットスパッタリングがある。また、陽極として配置した酸化物ターゲットにプラズマビームを供給し、材料蒸発源を蒸発させることによる反応性蒸着法や、ガスプラズマを利用して蒸発粒子の一部をイオンもしくは励起粒子とし、活性化して蒸着するイオンプレーティング法などが用いられている。 Various functional thin film production methods include various sputtering methods using a target such as metal or oxide, such as direct current magnetron sputtering, high frequency magnetron sputtering, magnetron sputtering in which high frequency RF is superimposed on direct current, and the targets are made to face each other. There is counter target sputtering. In addition, a reactive vapor deposition method by supplying a plasma beam to an oxide target arranged as an anode and evaporating a material evaporation source, or using gas plasma to convert some of the evaporated particles into ions or excited particles for activation. An ion plating method or the like for vapor deposition is used.
上記薄膜製造方法においては、基材となるフィルムの温度によってフィルム上に成膜される機能性薄膜の特性が変化する場合が多く、従ってフィルム温度の制御方法は重要な検討項目であった。例えば、薄膜を真空下で形成する枚葉式の真空成膜装置においては、ニクロム線や赤外線ランプ、ハロゲンランプ等によるフィルムやフィルムホルダー等の直接加熱手段と、水、エチレングリコール、フロン系冷媒を流して面接触を利用して冷却するフィルムホルダーの冷却手段と、フィルム温度を測定する各種温度計からなる測定手段を組み合わせて、フィルムの温度を調節している。 In the above thin film manufacturing method, the characteristics of the functional thin film formed on the film often change depending on the temperature of the film serving as the substrate, and therefore the method for controlling the film temperature has been an important consideration. For example, in a single-wafer type vacuum film forming apparatus that forms a thin film under vacuum, a direct heating means such as a film or a film holder such as a nichrome wire, an infrared lamp, or a halogen lamp, and water, ethylene glycol, or a fluorocarbon refrigerant are used. The temperature of the film is adjusted by combining a cooling means for the film holder that flows and cools using surface contact, and a measuring means comprising various thermometers for measuring the film temperature.
一方、ウエブ状のフィルムを2つのロール間で連続的に搬送しながら成膜する巻取式真空成膜装置では、温度計を接触させるとフィルムを傷つけるため、フィルムの温度を直接測定することは困難である。そこで多くの場合、図1に示すように、真空チャンバー1内に冷温媒によって加熱冷却する大型の成膜ドラム2を設け、この成膜ドラム2上にフィルム3を成膜ドラム2の回転と共に走行させながら成膜し、成膜ドラム2に流す冷温媒の液温度を制御することによって、フィルム3の温度を制御している。
On the other hand, in a roll-up vacuum film forming apparatus that forms a film while transporting a web-like film continuously between two rolls, the film temperature is damaged when the thermometer is contacted. Have difficulty. Therefore, in many cases, as shown in FIG. 1, a large film forming drum 2 that is heated and cooled by a cooling medium is provided in the vacuum chamber 1, and the
しかし、このように走行するフィルムの温度を測定する場合、通常の温度計を用いて測定することは、温度計の接触によってフィルムが傷つきやすいため困難である。また、温度計をフィルムに接触させて温度を測定しようとしても、特に薄いフィルムでは熱容量が非常に小さいため、高精度の温度測定は困難であるという問題があった。 However, when measuring the temperature of the traveling film in this way, it is difficult to measure using a normal thermometer because the film is easily damaged by contact with the thermometer. In addition, even if an attempt is made to measure the temperature by bringing the thermometer into contact with the film, there is a problem that it is difficult to measure the temperature with high accuracy because the heat capacity is particularly small in a thin film.
そこで、放射温度計を用いて、走行するフィルムの温度を非接触で測定することが検討されている。即ち、冷温媒によって加熱冷却することができる成膜ドラムを用いず、ロールツーロール方式により巻出ロールと巻取ロールの間でフィルムを走行させながら、フィルム上に薄膜を形成する巻取式真空成膜装置を使用し、そのフィルムの裏面(薄膜が形成される面とは反対の面)側の空間に放射温度計を配置して、成膜中のフィルムの温度を非接触で測定するものである。 Therefore, it has been studied to measure the temperature of the traveling film in a non-contact manner using a radiation thermometer. That is, a winding vacuum that forms a thin film on a film while running the film between an unwinding roll and a winding roll by a roll-to-roll method without using a film-forming drum that can be heated and cooled by a cooling medium. Using a film deposition device, a radiation thermometer is placed in the space on the back side of the film (the side opposite to the surface on which the thin film is formed), and the temperature of the film being deposited is measured in a non-contact manner It is.
このような巻取式真空成膜装置では、走行中で且つ成膜中のフィルムの温度は成膜条件に依存し、フィルムの温度が高すぎると、フィルムが変形したり破断したりすることがある。また、通常、膜形成の初期と最後ではフィルムの温度は異なり、場合によってはフィルムの中央と端部でフィルムの温度が異なる場合もある。更に、フィルムの温度によって膜特性が変化することもあるため、フィルムの温度には十分注意する必要がある。 In such a winding type vacuum film forming apparatus, the temperature of the film during running and film formation depends on the film forming conditions, and if the film temperature is too high, the film may be deformed or broken. is there. Usually, the temperature of the film is different at the beginning and the end of film formation, and in some cases, the temperature of the film may be different between the center and the end of the film. Furthermore, since the film characteristics may change depending on the temperature of the film, it is necessary to pay close attention to the temperature of the film.
しかしながら、上記のごとく走行しているフィルムの成膜面と反対側の裏面側から成膜中のフィルム温度を測定する場合、フィルムの裏面側に空間があるといっても、真空チャンバー内の部材配置や測定装置の導入などによって空間的に制約される場合が多いため、多くの場合に測定点は1点のみであった。そのため、フィルム全体の温度を知ることができず、フィルムの中央と端部あるいは膜形成の初期と最後などで正確な温度制御ができないという問題があった。 However, when the film temperature during film formation is measured from the back side opposite to the film formation side of the film running as described above, even if there is a space on the back side of the film, the member in the vacuum chamber In many cases, there is only one measurement point because there are many cases where the space is limited due to the arrangement or the introduction of a measurement device. Therefore, the temperature of the entire film cannot be known, and there has been a problem that accurate temperature control cannot be performed at the center and end of the film or at the beginning and end of film formation.
尚、フィルムの温度測定技術のみを見ると、例えば、特開平11−333920号公報(特許文献1)には、少なくとも片面に塗剤を塗布した後に延伸工程を有する樹脂フィルムの製造方法において、放射温度計を用いてフィルムの温度を測定することにより、塗剤の乾燥工程後で延伸工程前に、フィルムの幅方向に連続的に測定して塗剤の乾燥状態を把握し、その情報を乾燥工程にフィードバックして乾燥工程における加熱を制御し、フィルムを一定温度以上に達しめた後に延伸することが記載されている。 Looking only at the temperature measurement technique of the film, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-333920 (Patent Document 1), in a method for producing a resin film having a stretching process after coating a coating on at least one side, By measuring the temperature of the film using a thermometer, after the drying process of the coating material and before the stretching process, it is continuously measured in the width direction of the film to grasp the drying state of the coating material, and the information is dried. It is described that the heating in the drying process is controlled by feeding back to the process, and the film is stretched after reaching a certain temperature or higher.
また、特開2000−187203号公報(特許文献2)には、二軸延伸ポリアミドフィルムの製造において、フィルムを長手方向に延伸する際に、長手方向の延伸点直前で、幅方向に測定可能な非接触の放射温度計を設置し、その測定温度に基づいてフィルム端部を加熱する熱源の出力を自動的に変化させてフィルムの端部を加熱することにより、長手方向延伸後の幅方向の中央と端部でフィルムの物性差を減少させ、一軸延伸フィルムを幅方向に延伸することによって、寸法安定性に優れ且つ幅方向の物性差の小さい二軸延伸ポリアミドフィルムを製造することが提案されている。 JP 2000-187203 A (Patent Document 2) discloses that in the production of a biaxially stretched polyamide film, when the film is stretched in the longitudinal direction, it can be measured in the width direction immediately before the stretching point in the longitudinal direction. By installing a non-contact radiation thermometer and heating the film end by automatically changing the output of the heat source that heats the film end based on the measured temperature, the width direction after stretching in the longitudinal direction It has been proposed to produce a biaxially stretched polyamide film with excellent dimensional stability and small physical property difference in the width direction by reducing the difference in physical properties of the film between the center and the edge and stretching the uniaxially stretched film in the width direction. ing.
また、特開2005−218686号公報(特許文献3)には、乾燥滅菌機の機体の外部に、特定の波長域の赤外線を検出可能な放射温度計を配置するとともに、加熱された容器から発生する赤外線のうち、放射温度計が検出する波長域の赤外線を透過可能な材料で形成した窓を機体に取り付け、容器の温度を正確に測定し且つメンテナンスを容易にすることが可能な乾燥滅菌機が提案されている。しかし、上記の測定方法は、いずれも、大気中で放射温度計を用いて行うものであり、真空成膜装置内で走行するフィルムの成膜中における温度の測定については記載されていない。 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-218686 (Patent Document 3) arranges a radiation thermometer capable of detecting infrared rays in a specific wavelength region outside the body of a dry sterilizer and generates it from a heated container. A dry sterilizer capable of accurately measuring the temperature of a container and facilitating maintenance by attaching a window made of a material capable of transmitting infrared in the wavelength range detected by a radiation thermometer among infrared rays to be measured Has been proposed. However, all of the above measuring methods are performed using a radiation thermometer in the atmosphere, and there is no description of measuring the temperature during film formation of a film running in a vacuum film forming apparatus.
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、巻取式真空成膜装置において2つのガイドロールに支持されて走行しているフィルムに成膜しながら、放射温度計を用いて成膜中のフィルムの温度を測定する際に、フィルムの複数箇所の温度を正確に測定することができる装置、及びその温度測定装置を具備した巻取式真空成膜装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional circumstances, the present invention is a film that is being formed using a radiation thermometer while forming a film on a traveling film supported by two guide rolls in a take-up vacuum film forming apparatus. It is an object of the present invention to provide an apparatus capable of accurately measuring the temperature at a plurality of locations on a film when measuring the temperature of the film, and a take-up vacuum film forming apparatus equipped with the temperature measuring apparatus.
上記目的を達成するため本発明が提供するフィルム温度測定装置は、ロールツーロール方式の真空成膜装置により走行するフィルムの一面に薄膜を形成する際に、該フィルムの成膜面と反対側の面から放射温度計により該フィルムの温度を測定する温度測定装置であって、前記成膜装置の壁部に保持部で移動可能に保持された金属管と、金属管内に設置した放射温度計と、金属管に設けた窓部と、金属管の窓部内側に配置した反射鏡とを備え、前記フィルムから金属管の窓部に入射する赤外線を、反射鏡で反射して放射温度計で検出することにより、成膜中のフィルムの温度を測定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the film temperature measuring apparatus provided by the present invention provides a film-to-film measuring surface opposite to the film-forming surface when forming a thin film on one surface of a traveling film by a roll-to-roll vacuum film forming apparatus. A temperature measuring device for measuring the temperature of the film from a surface with a radiation thermometer, a metal tube held movably on a wall portion of the film forming apparatus by a holding portion, and a radiation thermometer installed in the metal tube; , Equipped with a window provided in the metal tube and a reflector disposed inside the window of the metal tube, and infrared rays incident on the window of the metal tube from the film are reflected by the reflector and detected by a radiation thermometer Thus, the temperature of the film during film formation is measured.
上記本発明のフィルム温度測定装置においては、前記金属管の保持部がロータリーシリンダとリニアシリンダに接続され、前記金属管が該金属管の軸の回りに回転可能で且つ該金属管の軸方向に移動可能であることが好ましい。また、前記金属管の外周部は、水冷されていることが好ましい。更に、前記窓部に設置した窓部材は、弗化バリウム、弗化カルシウム、ZnSeから選ばれた1種からなることが好ましい。 In the film temperature measuring device of the present invention, the holding portion of the metal tube is connected to a rotary cylinder and a linear cylinder, the metal tube is rotatable around the axis of the metal tube, and in the axial direction of the metal tube. It is preferably movable. Moreover, it is preferable that the outer peripheral part of the said metal pipe is water-cooled. Furthermore, it is preferable that the window member installed in the window portion is made of one kind selected from barium fluoride, calcium fluoride, and ZnSe.
また、本発明は、上記した本発明のフィルム温度測定装置を備えたことを特徴とする、ロールツーロール方式により走行するフィルムの一面に薄膜を形成する巻取式真空成膜装置を提供するものである。 The present invention also provides a take-up vacuum film forming apparatus for forming a thin film on one surface of a film traveling by a roll-to-roll method, comprising the film temperature measuring device of the present invention described above. It is.
上記本発明の巻取式真空成膜装置においては、前記フィルム温度測定装置で測定したフィルムの温度を、蒸発源あるいは電極の電源装置及びフィルムの搬送装置にフィードバックして、投入電力とフィルム搬送速度を調節することによりフィルムの温度を制御することができる。 In the winding type vacuum film forming apparatus of the present invention, the film temperature measured by the film temperature measuring device is fed back to the evaporation source or the power supply device of the electrode and the film transport device, and the input power and the film transport speed are The temperature of the film can be controlled by adjusting.
本発明のフィルム温度測定装置によれば、フィルムからの赤外線を金属管の窓部を通して放射温度計で検出することにより、走行し且つ成膜中のフィルムの温度を非接触で正確に測定することが可能であると共に、放射温度計を収納した金属管を回転可能で且つ軸方向に移動可能に設置することによって、単一の放射温度計及び単一の真空導入ポートより、フィルムの任意の複数位置における温度を測定することができる。 According to the film temperature measuring apparatus of the present invention, the infrared temperature from the film is detected by a radiation thermometer through the window of the metal tube, and the temperature of the film being traveled and being deposited is accurately measured without contact. In addition, by installing a metal tube containing a radiation thermometer in a rotatable and axially movable manner, any number of films can be made from a single radiation thermometer and a single vacuum introduction port. The temperature at the location can be measured.
従って、このフィルム温度測定装置を、直流マグネトロンスパッタリング装置や高周波マグネトロンスパッタリング装置、対向スパッタリング装置、更には、反応性蒸着装置、イオンプレーティング装置等に備えることによって、基材となるフィルムの温度を詳細に制御することができ、フィルム上に成膜される機能性薄膜の特性制御が容易になり、特性がより安定化された機能性薄膜を得ることができるため、各種機能性薄膜の製造において工業的に極めて有用である。 Therefore, by providing this film temperature measuring device in a direct current magnetron sputtering device, a high-frequency magnetron sputtering device, a counter sputtering device, a reactive vapor deposition device, an ion plating device, etc., the temperature of the film serving as a base material is detailed. In the production of various functional thin films, it is easy to control the characteristics of the functional thin film formed on the film and to obtain a functional thin film with more stable characteristics. It is extremely useful.
本発明のフィルム温度測定装置について、図2〜3を用いて具体的に説明する。例えば図2に示すように、ロールツーロール方式による巻取式真空成膜装置においては、2つのロール(図示せず)の間を走行するフィルム4の一面に、成膜法に応じて蒸発源/電極5を用いて薄膜を形成する。尚、蒸発源/電極5については、蒸発源は抵抗加熱法や電子ビーム蒸着法において使用され、電極はプラズマを利用したスパッタリング法、プラズマCVD法、イオンプレーティング法等で用いられる。
The film temperature measuring apparatus of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. For example, as shown in FIG. 2, in a roll-to-roll type roll-up vacuum film forming apparatus, an evaporation source is formed on one surface of a
上記の蒸発源/電極5を設置したフィルム4の成膜面に対して、反対側の裏面側に金属管6を移動可能に設置し、その金属管6内に収納した放射温度計7でフィルム4の温度を測定する。金属管6は成膜装置の壁部8に保持部9により保持され、成膜装置の外からの操作により移動可能に、例えば、ロータリーシリンダ10により金属管6の回りに回転可能であり、リニアシリンダ11により金属管6の軸方向に移動可能になっている。従って、単一の放射温度計7と単一の真空導入ポートより、走行するフィルム4の任意の複数位置における温度を測定することが可能である。
A
また、例えば図3に示すように、放射温度計7を収納した金属管6の先端部に窓部12が設けてあり、その窓部12の内側には反射鏡13が配置してある。窓部12に設ける窓部材としては、弗化バリウム、弗化カルシウム、ZnSeから選ばれた1種であることが好ましい。そして、フィルム4から金属管6の窓部12に入射する赤外線を、反射鏡13で反射して放射温度計7で検出することによって、成膜中のフィルム4の温度を測定するようになっている。尚、図3における15は、フィルム4の成膜領域を規制するための防着板である。
For example, as shown in FIG. 3, a
更に、放射温度計7を収納した金属管6は、その外周部が水冷されていることが好ましい。フィルム4に成膜する過程では電極/蒸発源5によりフィルム4だけでなく金属管6も加熱される場合があるので、金属管6に水冷ジャケット14を設けて水冷することによって、金属管6内の放射温度計7の誤動作をなくし、より正確な測定を行うことが可能となる。
Furthermore, it is preferable that the outer periphery of the
放射温度計は、放射温度計の検出波長と共に、その検出波長でフィルムの放射率ができるだけ高くなるように選択することが望ましい。これは、フィルムが完全黒体放射体のように外部からの赤外線をすべて吸収する完全吸収体ではなく、赤外線波長の一部を反射、吸収、透過しているためである。また、それぞれの割合を反射率、吸収率、透過率と呼び、このうち吸収率と放射率は等しいことが知られている。即ち、外部から樹脂フィルムに入射する赤外線の全エネルギーHと、反射率r、吸収率a、透過率tには、H=rH+aH+tH(ただし、r+a+t=1)の関係があり、透過あるいは反射した赤外線エネルギーも放射温度計に入射して正確な測定を阻害するため、阻害要因をできるだけ小さくすることが望ましいからである。 The radiation thermometer is preferably selected so that the emissivity of the film is as high as possible at the detection wavelength together with the detection wavelength of the radiation thermometer. This is because the film is not a complete absorber that absorbs all infrared rays from the outside like a complete blackbody radiator, but reflects, absorbs, and transmits part of the infrared wavelength. Moreover, each ratio is called a reflectance, an absorptivity, and a transmittance | permeability, and it is known that an absorptivity and an emissivity are equal among these. That is, there is a relationship of H = rH + aH + tH (where r + a + t = 1) between the total energy H of infrared rays incident on the resin film from the outside, the reflectance r, the absorption rate a, and the transmittance t, and the transmitted or reflected infrared rays. This is because it is desirable to make the inhibition factor as small as possible because energy also enters the radiation thermometer and inhibits accurate measurement.
同様な考え方から、放射温度計の放射線透過用の窓材は、検出波長での透過率ができるだけ高いものが望ましい。具体的には、金属管の窓部に設置する窓部材の材質は、弗化バリウム、弗化カルシウム、ZnSeから選らばれた1種であることが好ましい。また、反射鏡についても、できるだけ反射率の高いものが望ましい。以上のような理由で、一般的に放射温度計の表示値は正確ではないため、校正を行う必要がある。 From the same concept, it is desirable that the radiation transmission window material of the radiation thermometer has as high a transmittance as possible at the detection wavelength. Specifically, the material of the window member installed in the window portion of the metal tube is preferably one selected from barium fluoride, calcium fluoride, and ZnSe. Also, it is desirable that the reflecting mirror has as high a reflectance as possible. For the reasons described above, the display value of the radiation thermometer is generally not accurate, so calibration is required.
通常、以下のようにして校正する。即ち、巻取式真空成膜装置にフィルムを取り付け、停止したフィルムに熱電対を貼り付ける。この状態で、例えばスパッタリング法によりフィルム上に薄膜を成膜する。その際、金属管内に収納した放射温度計を用い、窓部から入射した放射線を反射鏡で導いて検出することで、熱電対と同等の場所の温度を測定する。電極への投入電力を調整し、熱電対の温度が安定した状態で、熱電対の測定値と放射温度計の表示値を求める。このようにして得られる熱電対の測定値と放射温度計の表示値との関係から、放射温度計の校正曲線を求めることができる。 Usually, the calibration is performed as follows. That is, a film is attached to a take-up vacuum film forming apparatus, and a thermocouple is attached to the stopped film. In this state, a thin film is formed on the film, for example, by sputtering. At that time, using a radiation thermometer housed in a metal tube, the radiation at the window is guided by a reflecting mirror and detected to measure the temperature at the same place as the thermocouple. Adjust the input power to the electrode and obtain the measured value of the thermocouple and the display value of the radiation thermometer while the temperature of the thermocouple is stable. The calibration curve of the radiation thermometer can be obtained from the relationship between the measured value of the thermocouple thus obtained and the display value of the radiation thermometer.
本発明のフィルム温度測定装置は、直流マグネトロンスパッタリング装置や高周波マグネトロンスパッタリング装置、対向スパッタリング装置、更には反応性蒸着法やイオンプレーティング法等による成膜装置に設置することができる。得られるロールツーロール方式の巻取式真空成膜装置によれば、移動しながら成膜されるフィルムの温度を、複数の個所において非接触で正確に測定することができる。 The film temperature measuring apparatus of the present invention can be installed in a direct current magnetron sputtering apparatus, a high-frequency magnetron sputtering apparatus, a counter sputtering apparatus, or a film forming apparatus using a reactive vapor deposition method or an ion plating method. According to the obtained roll-to-roll type vacuum film forming apparatus, the temperature of the film formed while moving can be accurately measured in a non-contact manner at a plurality of locations.
特に、フィルム温度測定装置で測定したフィルムの温度を、蒸発源あるいは電極の電源装置及びフィルムの搬送装置にフィードバックし、投入電力とフィルム搬送速度を調節することによって、成膜中のフィルムの温度を詳細に制御することが可能である。その結果、成膜条件を最適化できるため、フィルム上に成膜される機能性薄膜の特性制御が容易になり、より特性が安定化された機能性薄膜を得ることができる。 In particular, the film temperature measured by the film temperature measuring device is fed back to the evaporation source or the electrode power supply device and the film transport device, and the temperature of the film being formed is adjusted by adjusting the input power and the film transport speed. It is possible to control in detail. As a result, since the film formation conditions can be optimized, the characteristics of the functional thin film formed on the film can be easily controlled, and a functional thin film with more stable characteristics can be obtained.
[実施例1]
図2及び図3に示すフィルム温度測定装置を搭載しているロールツーロール方式の巻取式真空成膜装置を使用し、厚さ38μm、幅262mmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン製、カプトン(登録商標))を取り付けた。停止しているフィルムに、シース径0.5mmのK熱電対を貼り付けると共に、反射鏡を付帯した放射温度計(ジャパンセンサー製、TMZ53−350F7−100N67M5−D、検出波長7.9μm)を金属管内に挿入し、弗化バリウム製の窓部材を通して熱電対と同等の場所を測定できるように調整した。
[Example 1]
A roll-to-roll type vacuum film forming apparatus equipped with the film temperature measuring device shown in FIGS. 2 and 3 is used, and a polyimide film (made by Toray DuPont, Kapton (registered by Toray DuPont) with a thickness of 262 mm is registered. Trademark)). A thermometer (Japan sensor, TMZ53-350F7-100N67M5-D, detection wavelength 7.9 μm) with a reflector is attached to the stopped film with a K thermocouple with a sheath diameter of 0.5 mm attached to the metal It was inserted into a tube and adjusted so that a place equivalent to a thermocouple could be measured through a window member made of barium fluoride.
この状態で、フィルム上にスパッタリング法により銅の薄膜を形成した。その際、スパッタリング用電極への投入電力を調整し、熱電対の温度が安定した状態で熱電対の測定値と放射温度計の表示値を求め、得られた関係を図4に示す。この図4のグラフを放射温度計の校正曲線として用いた。 In this state, a copper thin film was formed on the film by sputtering. At that time, the input power to the sputtering electrode is adjusted, the measured value of the thermocouple and the display value of the radiation thermometer are obtained in a state where the temperature of the thermocouple is stable, and the relationship obtained is shown in FIG. The graph of FIG. 4 was used as a calibration curve for the radiation thermometer.
続いて、ロールツーロール方式により上記フィルムを1.5m/minの速度で走行させながら、スパッタリング法により10W/cm2の電力で銅薄膜をフィルム上に成膜した。温度が安定した状態で、ロータリーシリンダ及びリニアシリンダを調節し、図5に示す各測定位置におけるフィルムの温度を放射温度計により測定した。得られた測定結果を下記表1に示す。 Subsequently, a copper thin film was formed on the film with a power of 10 W / cm 2 by a sputtering method while running the film at a speed of 1.5 m / min by a roll-to-roll method. With the temperature stabilized, the rotary cylinder and linear cylinder were adjusted, and the film temperature at each measurement position shown in FIG. 5 was measured with a radiation thermometer. The obtained measurement results are shown in Table 1 below.
下記表1から分るように、フィルムの幅方向(測定位置B、D、E)ではほとんど温度分布はなかったが、フィルムの長さ方向(測定位置A、B、C)ではフィルムの温度が処理と共に上昇し、処理の最終で最も高い温度となった。また、上記の条件において、成膜したフィルムは変形や破断することなく、安定して巻き取ることができた。 As can be seen from Table 1 below, there was almost no temperature distribution in the film width direction (measurement positions B, D, E), but in the film length direction (measurement positions A, B, C), the film temperature was The temperature rose with the treatment and reached the highest temperature at the end of the treatment. Moreover, on the said conditions, the film formed into a film could be wound up stably, without deform | transforming or fracture | rupture.
[実施例2]
フィルムを0.38m/minの速度で走行させた以外は、上記実施例1と同様にして、フィルム上に銅薄膜を成膜すると共に、その際のフィルム温度を測定した。得られた結果を下記表1に示す。
[Example 2]
A copper thin film was formed on the film and the film temperature at that time was measured in the same manner as in Example 1 except that the film was run at a speed of 0.38 m / min. The obtained results are shown in Table 1 below.
下記表1から分るように、フィルムの横方向(測定位置B、D、E)ではほとんど温度分布はなかったが、フィルムの長さ方向(測定位置A、B、C)ではフィルムの温度が処理と共に上昇し、処理の中間近くでピークを迎え、処理の最終では温度はほぼ一定であった。 As can be seen from Table 1 below, there was almost no temperature distribution in the lateral direction of the film (measurement positions B, D, E), but in the film length direction (measurement positions A, B, C), the film temperature was It rose with the treatment, peaked near the middle of the treatment, and the temperature was almost constant at the end of the treatment.
また、フィルムの走行速度を、上記0.38m/min以外に、1.5m/min及び0.75m/minと変化させ、それぞれ上記と同様の条件で銅薄膜を成膜した。その際、フィルムの長さ方向(測定位置A、B、C)におけるフィルムの温度を測定し、得られた結果を図6に示した。また、いずれの条件でも成膜したフィルムは変形や破断することなく、安定して巻き取ることができた。 Further, the running speed of the film was changed to 1.5 m / min and 0.75 m / min in addition to the above 0.38 m / min, and a copper thin film was formed under the same conditions as above. At that time, the temperature of the film in the film length direction (measurement positions A, B, C) was measured, and the obtained results are shown in FIG. Moreover, the film formed into a film on any conditions was able to wind up stably, without deform | transforming and fracture | rupturing.
[比較例1]
投入電力を20W/cm2にしたこと以外は、上記実施例1と同様にして、フィルム上に銅薄膜を成膜すると共に、その際のフィルム温度を測定した。得られた結果を下記表1に示す。
[Comparative Example 1]
A copper thin film was formed on the film in the same manner as in Example 1 except that the input power was 20 W / cm 2 , and the film temperature at that time was measured. The obtained results are shown in Table 1 below.
下記表1から分るように、フィルムの幅方向(測定位置B、D、E)ではほとんど温度分布はなかったが、フィルムの長さ方向(測定位置A、B、C)ではフィルムの温度が処理と共に上昇し、処理の最終で最も高い温度になった。また、上記条件で銅薄膜を成膜したフィルムには、しわが発生していた。 As can be seen from Table 1 below, there was almost no temperature distribution in the film width direction (measurement positions B, D, E), but in the film length direction (measurement positions A, B, C), the film temperature was It rose with the treatment and reached the highest temperature at the end of the treatment. Moreover, wrinkles were generated in the film in which the copper thin film was formed under the above conditions.
[比較例2]
ロータリーシリンダ及びリニアシリンダを使用せず、フィルムの中央部(測定位置B)の温度のみを測定した以外は、上記実施例1と同様にして、フィルム上に銅薄膜を成膜した。得られた結果を下記表1に示す。フィルムの温度測定は測定位置Bのみであり、他の位置の温度データを取得することはできなかった。
[Comparative Example 2]
A copper thin film was formed on the film in the same manner as in Example 1, except that the rotary cylinder and the linear cylinder were not used and only the temperature at the center of the film (measurement position B) was measured. The obtained results are shown in Table 1 below. The temperature of the film was measured only at measurement position B, and temperature data at other positions could not be acquired.
[実施例3]
上記実施例1と同様にして、図2及び図3に示すフィルム温度測定装置を搭載しているロールツーロール方式の巻取式真空成膜装置を使用し、厚さ38μm、幅262mmのポリイミドフィルム(東レ・デュポン製、カプトン(登録商標))を1.5m/minの速度で走行させながら、スパッタリング法により10W/cm2の電力でフィルム上に銅薄膜を形成した。
[Example 3]
In the same manner as in Example 1 above, a roll-to-roll type roll-up vacuum film forming apparatus equipped with the film temperature measuring device shown in FIGS. 2 and 3 was used, and a polyimide film having a thickness of 38 μm and a width of 262 mm A copper thin film was formed on the film with a power of 10 W / cm 2 by a sputtering method while running Kapton (registered trademark, manufactured by Toray DuPont) at a speed of 1.5 m / min.
この時、上記実施例1と同様にして、走行しているフィルムの温度を測定すると共に、その測定結果をターゲット電極の電源装置と、フィルムの搬送装置にフィードバックして、フィルム温度が一定となるように制御しながら成膜を連続して行った。その結果、フィルムの表面温度は、図5のB位置において、事前に設定した145℃の前後5℃以内に制御され、この温度範囲で安定して成膜を継続することができた。 At this time, in the same manner as in Example 1 above, the temperature of the running film is measured, and the measurement result is fed back to the power supply device of the target electrode and the film transport device, so that the film temperature becomes constant. In this way, film formation was continuously performed. As a result, the surface temperature of the film was controlled within 5 ° C. around 145 ° C. set in advance at the position B in FIG. 5, and the film formation could be continued stably in this temperature range.
1 真空チャンバー
2 成膜ドラム
3、4 フィルム
5 電極/蒸発源
6 金属管
7 放射温度計
8 壁部
9 保持部
10 ロータリーシリンダ
11 リニアシリンダ
12 窓部
13 反射鏡
14 水冷ジャケット
15 防着板
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