JP6776212B2 - Manufacturing method of optical film - Google Patents

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本発明は、スパッタリングにより薄膜を形成する光学膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a process for the production of optical science film that form a thin film by sputtering.

従来、ベースフィルムをキャンロールに巻付けながら走行させ、スパッタリングによってベースフィルム表面に薄膜を形成することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。例えば、反射防止膜を作製する場合、SiO、MgF等の低屈折材料と、Nb、TiO等の高屈折材料とを複数層形成し、各層の膜厚を調整しながら、全体として予め光学設計された薄膜構成となるように光学膜を連続的にベースフィルムに成膜する。 Conventionally, a base film is run while being wound around a can roll, and a thin film is formed on the surface of the base film by sputtering (see, for example, Patent Documents 1 and 2). For example, when producing an antireflection film, a plurality of low-refractive materials such as SiO 2 , MgF and high-refractive materials such as Nb 2 O 5 and TiO 2 are formed, and the entire thickness of each layer is adjusted. The optical film is continuously formed on the base film so as to have a thin film structure optically designed in advance.

特開2000−080185号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-080185 特開2007−224322号公報JP-A-2007-224322

しかしながら、近年のベースフィルム幅の増加に伴い、各層の成膜において幅方向の成膜厚み誤差を許容範囲内にすることが困難となっている。 However, with the increase in the width of the base film in recent years, it has become difficult to keep the film thickness error in the width direction within an allowable range in the film formation of each layer.

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、幅方向に均一な厚みの薄膜を形成することができる光学膜の製造方法を提供する。 The present invention has such a proposed in view of the conventional circumstances, to provide a manufacturing method of an optical science film that can be formed a thin film of uniform thickness in the width direction.

前述の目的を達成するために、本発明に係る光学膜の製造方法は、薄膜形成装置を用いて多層の薄膜を含む光学膜を製造する光学膜の製造方法であって、前記薄膜形成装置は、基材フィルムを長手方向に巻き出す巻出部と、成膜部が前記基材フィルムの長手方向に複数配列された成膜室ユニットと、前記成膜室ユニットにて薄膜が形成された基材フィルムを巻き取る巻取部と、少なくとも何れか1つの前記成膜室ユニットの後に設けられ、前記基材フィルムが長手方向に連続的に供給され、該基材フィルム上に形成された前記薄膜の幅方向の光学特性のうち反射特性のスペクトルを測定する測定部と、前記基材フィルムの幅方向に複数のガスノズルが設けられ、ターゲット近傍に反応性ガスを供給する供給部と、前記測定部における幅方向の前記反射特性に基づいて、前記複数のガスノズルから噴出する前記反応性ガスの流量を制御する制御部と、を備え、前記測定部には、前記基材フィルム上の前記薄膜に対して斜め方向から光を照射する投光部と、前記基材フィルム上の前記薄膜からの斜め方向からからの反射光を受光する受光部を有する光学ヘッドが設けられると共に、前記光学膜は、前記基材フィルムと前記薄膜との間に偏光膜が形成されており、前記薄膜のみの反射光を測定し、前記測定部で測定したスペクトルと所望のスペクトルとの間に差があった場合、該差に対応する波長の乖離が所望の範囲内となるようにいずれかの前記成膜部に供給される前記反応性ガスの流量を調整することを特徴としている。 In order to achieve the above-mentioned object, the method for producing an optical film according to the present invention is a method for producing an optical film containing a multi-layered thin film using a thin film forming apparatus, and the thin film forming apparatus is a method for producing an optical film. , An unwinding portion that unwinds the base film in the longitudinal direction, a film forming chamber unit in which a plurality of film forming portions are arranged in the longitudinal direction of the base film, and a group in which a thin film is formed by the film forming chamber unit. The thin film formed on the base film by being provided after the winding portion for winding the material film and at least one of the film forming chamber units, and the base film is continuously supplied in the longitudinal direction. A measuring unit that measures the spectrum of reflection characteristics among the optical characteristics in the width direction of the above, a supply unit that is provided with a plurality of gas nozzles in the width direction of the base film and supplies reactive gas in the vicinity of the target, and the measuring unit. The measurement unit includes a control unit that controls the flow rate of the reactive gas ejected from the plurality of gas nozzles based on the reflection characteristic in the width direction in the above, and the measurement unit includes the thin film on the base film. light is irradiated from an oblique direction Te and the light projecting unit, with an optical head having a light receiving portion for receiving reflected light from an oblique direction from the thin film on the base film is provided, wherein the optical film, wherein When a polarizing film is formed between the base film and the thin film, the reflected light of only the thin film is measured, and there is a difference between the spectrum measured by the measuring unit and the desired spectrum, the said It is characterized in that the flow rate of the reactive gas supplied to any of the thin film portions is adjusted so that the deviation of the wavelength corresponding to the difference is within a desired range.

本発明によれば、基材フィルム上に形成された薄膜の幅方向の光学特性に基づいて、幅方向に設けられた各ガスノズルからの反応ガスの流量を制御するため、幅方向に均一な厚みの薄膜を形成することができる。 According to the present invention, in order to control the flow rate of the reaction gas from each gas nozzle provided in the width direction based on the optical characteristics in the width direction of the thin film formed on the base film, the thickness is uniform in the width direction. Thin film can be formed.

本発明の一実施の形態に係る薄膜形成装置の概略を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the outline of the thin film forming apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 光学測定システムを示す図である。It is a figure which shows the optical measurement system. 光学ヘッドの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an optical head. 光学ヘッドの他例を示す図である。It is a figure which shows another example of an optical head. スパッタ室の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of a sputtering chamber. 防着板の斜視図である。It is a perspective view of the protection plate. ガスノズルの分解斜視図である。It is an exploded perspective view of a gas nozzle. スパッタ室のガスの流量を制御する制御システムを示す図である。It is a figure which shows the control system which controls the flow rate of a gas in a sputtering chamber. 本発明の一実施の形態に係る光学膜の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the optical film which concerns on one Embodiment of this invention. 実施例における反射防止膜の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the antireflection film in an Example. 5層目のSiO単層の幅方向のピーク波長を示すグラフである。It is a graph which shows the peak wavelength in the width direction of the 5th layer SiO 2 single layer. 2層目の膜厚と反射スペクトルとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 2nd layer and the reflection spectrum. 2層目の膜厚と色相との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 2nd layer and a hue. 2層目の膜厚とY値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 2nd layer and the Y value. 3層目の膜厚と反射スペクトルとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 3rd layer and the reflection spectrum. 3層目の膜厚と色相との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 3rd layer, and the hue. 3層目の膜厚とY値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 3rd layer, and the Y value. 4層目の膜厚と反射スペクトルとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 4th layer and the reflection spectrum. 4層目の膜厚と色相との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 4th layer and a hue. 4層目の膜厚とY値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 4th layer, and the Y value. 5層目の膜厚と反射スペクトルとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 5th layer and the reflection spectrum. 5層目の膜厚と色相との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 5th layer and a hue. 5層目の膜厚とY値との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the film thickness of the 5th layer, and the Y value.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら下記順序にて詳細に説明する。
1. 薄膜形成装置
1.1 薄膜形成装置の全体概要
1.2 光学特性の測定部
1.3 スパッタ室
1.4 反応性ガスの供給部
1.5 スパッタ室の制御
2.薄膜形成方法
3.光学膜の製造方法
4.実施例
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail in the following order with reference to the drawings.
1. 1. Thin film forming device 1.1 Overall overview of thin film forming device 1.2 Optical property measurement unit 1.3 Sputter chamber 1.4 Reactive gas supply unit 1.5 Sputter chamber control 2. Thin film forming method 3. Manufacturing method of optical film 4. Example

<1.薄膜形成装置>
本発明の実施の形態に係る薄膜形成装置は、基材フィルムが長手方向に連続的に供給され、基材フィルム上に形成された薄膜の幅方向の光学特性を測定する測定部と、基材フィルムの幅方向に複数のガスノズルが設けられ、ターゲット近傍に反応性ガスを供給する供給部と、測定部における幅方向の光学特性に基づいて、各ガスノズルから噴出する反応性ガスの流量を制御する制御部とを備え、長手方向及び幅方向に均一な厚みの薄膜を形成可能としたものである。
<1. Thin film forming device>
The thin film forming apparatus according to the embodiment of the present invention includes a measuring unit in which a base film is continuously supplied in the longitudinal direction and measures the optical characteristics in the width direction of the thin film formed on the base film, and a base material. A plurality of gas nozzles are provided in the width direction of the film, and the flow rate of the reactive gas ejected from each gas nozzle is controlled based on the optical characteristics in the width direction of the supply unit that supplies the reactive gas near the target and the measurement unit. It is equipped with a control unit and can form a thin film having a uniform thickness in the longitudinal direction and the width direction.

また、具体的な構成として、供給部と、ターゲットに電圧を印加するスパッタ電極と、成膜中における基材フィルムの幅方向のプラズマの発光スペクトルを測定するプラズマ測定部とを有する成膜部を備えることが好ましい。これにより、制御部は、測定部における幅方向の光学特性及びプラズマ測定部における発光スペクトルに基づいて、各ガスノズルから噴出する反応性ガスの流量及びターゲットに印加する電圧を制御することができ、幅方向により均一な厚みの薄膜を形成することが可能となる。 Further, as a specific configuration, a film forming section having a supply section, a sputtering electrode for applying a voltage to the target, and a plasma measuring section for measuring the emission spectrum of plasma in the width direction of the base film during film forming is provided. It is preferable to prepare. As a result, the control unit can control the flow rate of the reactive gas ejected from each gas nozzle and the voltage applied to the target based on the optical characteristics in the width direction of the measurement unit and the emission spectrum of the plasma measurement unit. It is possible to form a thin film having a uniform thickness depending on the direction.

また、具体的な構成として、基材フィルムを長手方向に巻き出す巻出部と、成膜部が基材フィルムの長手方向に複数配置された成膜ユニットと、成膜ユニットにて薄膜が形成された基材フィルムを巻き取る巻取部とを備えることが好ましい。これにより、基材フィルムの巻き出しから巻き取りまでに、多層の薄膜を形成することができる。また、測定部は、成膜部の後にそれぞれ設置されることが好ましいが、少なくとも最後の成膜部の後、すなわち成膜ユニットと巻取部との間に設置されることが好ましい。これにより、単層の薄膜又は多層の薄膜の両者の光学特性を測定することができる。 Further, as a specific configuration, a thin film is formed by an unwinding portion for unwinding the base film in the longitudinal direction, a film forming unit in which a plurality of film forming portions are arranged in the longitudinal direction of the base film, and a film forming unit. It is preferable to provide a winding portion for winding the formed base film. As a result, a multi-layered thin film can be formed from unwinding to winding of the base film. Further, the measuring unit is preferably installed after the film forming unit, but is preferably installed at least after the last film forming unit, that is, between the film forming unit and the winding unit. Thereby, the optical characteristics of both the single-layer thin film and the multi-layer thin film can be measured.

以下、薄膜形成装置の具体的な構成について詳細に説明する。具体例として示す薄膜形成装置は、基材フィルムであるベースフィルムをキャンロールに巻付けながら走行させ、スパッタリングによってベースフィルム表面に薄膜を形成するものである。 Hereinafter, the specific configuration of the thin film forming apparatus will be described in detail. In the thin film forming apparatus shown as a specific example, a base film, which is a base film, is run while being wound around a can roll, and a thin film is formed on the surface of the base film by sputtering.

<1.1 薄膜形成装置の全体概要>
図1は、本発明の一実施の形態に係る薄膜形成装置の概略を示す斜視図である。この薄膜形成装置は、巻出部である巻出ロール11からベースフィルム1を供給し、薄膜が形成されたベースフィルム1を巻取部である巻取ロール12によって巻き取る。また、真空チャンバー内に成膜ユニットである第1の成膜室ユニット及び第2の成膜室ユニットを備える。真空チャンバーは、空気の排出を行う真空ポンプと接続され、所定の真空度に調整可能である。
<1.1 Overview of thin film forming equipment>
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This thin film forming apparatus supplies the base film 1 from the unwinding roll 11 which is the unwinding portion, and winds the base film 1 on which the thin film is formed by the winding roll 12 which is the winding portion. Further, a first film forming chamber unit and a second film forming chamber unit, which are film forming units, are provided in the vacuum chamber. The vacuum chamber is connected to a vacuum pump that discharges air and can be adjusted to a predetermined degree of vacuum.

第1の成膜室ユニット及び第2の成膜室ユニットは、それぞれ第1のキャンロール21及び第2のキャンロール22を備え、キャンロール21、22の外周面に対向するように成膜部であるスパッタ室SP1〜10を複数固定する。各スパッタ室SP1〜10には、後述するように、電極上に所定のターゲットが取り付けられるとともに、ベースフィルム1の幅方向に複数のガスノズルを有する供給部が設けられる。 The first film forming chamber unit and the second film forming chamber unit are provided with a first can roll 21 and a second can roll 22, respectively, and are formed so as to face the outer peripheral surfaces of the can rolls 21 and 22. A plurality of sputtering chambers SP1 to SP1 to 10 are fixed. As will be described later, each of the sputtering chambers SP1 to 10 is provided with a predetermined target mounted on the electrode and a supply unit having a plurality of gas nozzles in the width direction of the base film 1.

また、薄膜形成装置は、第1の成膜室ユニットと第2の成膜室ユニットとの間、すなわちスパッタ室SP5による成膜後に、光学特性を測定する測定部である光学モニター31を備える。これにより、第1の成膜室ユニット後の中間品の成膜を制御することができるとともに、後述する単層による調整時の調整時間を削減することができる。また、第2の成膜室ユニットの後、すなわちスパッタ室SP10による成膜後に光学特性を測定する測定部である光学モニター32を備える。これにより、第2の成膜室ユニット後の最終品の成膜の品質を確認することができる。 Further, the thin film forming apparatus includes an optical monitor 31 which is a measuring unit for measuring optical characteristics between the first film forming chamber unit and the second film forming chamber unit, that is, after the film is formed by the sputtering chamber SP5. As a result, it is possible to control the film formation of the intermediate product after the first film formation chamber unit, and it is possible to reduce the adjustment time at the time of adjustment by the single layer, which will be described later. Further, an optical monitor 32, which is a measuring unit for measuring optical characteristics after the second film forming chamber unit, that is, after forming a film in the sputtering chamber SP10, is provided. Thereby, the quality of film formation of the final product after the second film formation chamber unit can be confirmed.

光学モニター31、32は、後述するように、幅方向にスキャン可能な光学ヘッドにより、ベースフィルム1上に形成された薄膜の幅方向の光学特性を測定する。この光学モニター31、32により、例えば、光学特性として反射率のピーク波長を測定し、光学厚みに換算することにより、幅方向の光学厚み分布を得ることができる。 As will be described later, the optical monitors 31 and 32 measure the optical characteristics of the thin film formed on the base film 1 in the width direction by an optical head capable of scanning in the width direction. The optical thickness distribution in the width direction can be obtained by measuring the peak wavelength of the reflectance as an optical characteristic with the optical monitors 31 and 32 and converting it into an optical thickness.

このような構成からなる薄膜形成装置は、巻出ロール11からベースフィルム1を繰出し、第1のキャンロール21及び第2のキャンロール22の搬送時にベースフィルム1上に薄膜を形成し、巻取ロール12によって巻取ることにより、多層の薄膜を得ることができる。ここで、光学モニター31、32によって、ベースフィルム1上に形成された薄膜の幅方向の光学特性を測定し、光学特性に基づいて、幅方向に設けられた各ガスノズルからの反応性ガスの流量を制御することにより、長手方向及び幅方向に均一な厚みの薄膜を形成することができる。 A thin film forming apparatus having such a structure unwinds the base film 1 from the unwinding roll 11, forms a thin film on the base film 1 when the first can roll 21 and the second can roll 22 are conveyed, and winds the base film 1. By winding with a roll 12, a multi-layered thin film can be obtained. Here, the optical characteristics of the thin film formed on the base film 1 in the width direction are measured by the optical monitors 31 and 32, and the flow rate of the reactive gas from each gas nozzle provided in the width direction is based on the optical characteristics. By controlling the above, it is possible to form a thin film having a uniform thickness in the longitudinal direction and the width direction.

<1.2 光学特性の測定部>
次に、光学モニター31、32にて光学特性を測定する光学測定システムについて説明する。図2は、光学測定システムを示す図である。光学測定システムは、光学ヘッド331を有する光学測定部33と、光学ヘッド331をベースフィルムの幅方向に移動させる駆動部34と、光学ヘッド331に光を供給する光源35と、光学ヘッド331で受光した光のスペクトルを測定する分光器36と、所望のスペクトルの測定結果を出力する測定制御部37とを備える。
<1.2 Optical characteristics measurement unit>
Next, an optical measurement system for measuring optical characteristics with optical monitors 31 and 32 will be described. FIG. 2 is a diagram showing an optical measurement system. The optical measurement system includes an optical measurement unit 33 having an optical head 331, a drive unit 34 for moving the optical head 331 in the width direction of the base film, a light source 35 for supplying light to the optical head 331, and light reception by the optical head 331. It includes a spectroscope 36 that measures the spectrum of the light, and a measurement control unit 37 that outputs a measurement result of a desired spectrum.

光学測定部33は、ベースフィルム上の薄膜に対して光を照射する投光部と、基材フィルム上の薄膜からの反射光を受光する受光部とを有する光学ヘッド331と、ベースフィルムを透過した光を吸収する光吸収面を有する測定ロール335とを備える。光学ヘッド331をベースフィルムの幅方向に移動させることにより、ベースフィルム上に形成された薄膜の幅方向について、反射率、反射色相、反射スペクトルのピーク波長・ボトム波長等の反射特性を測定することができる。 The optical measurement unit 33 transmits light through an optical head 331 having a light projecting unit that irradiates a thin film on the base film with light and a light receiving unit that receives light reflected from the thin film on the base film, and a base film. It is provided with a measuring roll 335 having a light absorbing surface that absorbs the light. By moving the optical head 331 in the width direction of the base film, the reflection characteristics such as reflectance, reflection hue, peak wavelength and bottom wavelength of the reflection spectrum can be measured in the width direction of the thin film formed on the base film. Can be done.

具体的な構成として、光学ヘッド331には、カム従動子332がトラバースカム333のカム溝に噛合走行するように取り付けられる。トラバースカム333は、駆動部34に連接され、螺旋状又は反転螺旋状のカム溝が長手方向の表面に刻設される。また、カム従動子332の安定走行を図るためにガイドレール334が設けられる。そして、トラバースカム333が一定間隔で反転する回転運動又は一方向の回転運動によって、トラバースカム333上をカム従動子332が往復運動し、カム従動子332に取り付けた光学ヘッド331がガイドレール334に沿って往復走行する。また、測定ロール335は、表面反射の低いいわゆるブラックロールであり、ベースフィルムを透過した光を吸収する。 As a specific configuration, the cam follower 332 is attached to the optical head 331 so as to mesh and travel in the cam groove of the traverse cam 333. The traverse cam 333 is connected to the drive unit 34, and a spiral or inverted spiral cam groove is formed on the surface in the longitudinal direction. Further, a guide rail 334 is provided in order to ensure stable running of the cam follower 332. Then, the cam follower 332 reciprocates on the traverse cam 333 due to the rotary motion or the unidirectional rotary motion in which the traverse cam 333 reverses at regular intervals, and the optical head 331 attached to the cam slave 332 moves to the guide rail 334. Reciprocate along. Further, the measurement roll 335 is a so-called black roll having low surface reflection, and absorbs the light transmitted through the base film.

駆動部34は、測定制御部37に接続され、測定制御部37からの命令により、光学ヘッド331をベースフィルムの幅方向の所定の位置に移動させる。光源35は、光ファイバを介して光学ヘッド331へ光を導く。また、分光器36は、光ファイバを介して光学ヘッド331から光を受光し、スペクトル等を測定する。測定制御部37は、分光器36におけるスペクトル等を演算処理し、反射率、反射色相、反射スペクトルのピーク波長・ボトム波長等の反射特性を出力する。また、光学ヘッド331をベースフィルムの幅方向の所定の位置に移動させ、所定位置の反射特性を得る。例えば、幅方向に50mm間隔で25点測定することにより、1300mm幅のベースフィルムの反射特性を幅方向に測定することができる。 The drive unit 34 is connected to the measurement control unit 37, and moves the optical head 331 to a predetermined position in the width direction of the base film by a command from the measurement control unit 37. The light source 35 guides light to the optical head 331 via an optical fiber. Further, the spectroscope 36 receives light from the optical head 331 via an optical fiber and measures a spectrum or the like. The measurement control unit 37 performs arithmetic processing on the spectrum and the like in the spectroscope 36, and outputs reflection characteristics such as reflectance, reflected hue, and peak wavelength and bottom wavelength of the reflection spectrum. Further, the optical head 331 is moved to a predetermined position in the width direction of the base film to obtain a reflection characteristic at the predetermined position. For example, by measuring 25 points at intervals of 50 mm in the width direction, the reflection characteristics of the base film having a width of 1300 mm can be measured in the width direction.

図3は、光学ヘッドの一例を示す図である。この光学ヘッドは、投光部と受光部とが同軸上に配置された同軸光学系38である。この同軸光学系38は、PET(polyethylene terephthalate)、TAC(Tri Acetyl Cellulose)等の透明基材上にAR(Anti−Reflection)膜が形成された単層基材に有効である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of an optical head. This optical head is a coaxial optical system 38 in which a light emitting unit and a light receiving unit are arranged coaxially. This coaxial optical system 38 is effective for a single-layer base material in which an AR (Anti-Reflection) film is formed on a transparent base material such as PET (polyethylene terephthalate) and TAC (Tri Acetyl Cellulose).

また、図4は、光学ヘッドの他例を示す図である。この光学ヘッドは、ベースフィルム上の薄膜に対して斜め方向から光を照射する投光部39と、斜め方向から照射された光の反射光を受光する受光部40とを有する2軸光学系である。また、2軸光学系の光学ヘッドは、投光部39から照射される光を偏光する偏光板39aを配置する。これにより、透明基材上に偏光膜、AR膜がこの順に形成された多層基材に対して偏光膜上のAR膜特性のみを測定することができる。 Further, FIG. 4 is a diagram showing another example of the optical head. This optical head is a biaxial optical system having a light projecting unit 39 that irradiates a thin film on a base film with light from an oblique direction and a light receiving unit 40 that receives reflected light of light emitted from an oblique direction. is there. Further, the optical head of the biaxial optical system arranges a polarizing plate 39a that polarizes the light emitted from the light projecting unit 39. Thereby, only the AR film characteristics on the polarizing film can be measured with respect to the multilayer base material in which the polarizing film and the AR film are formed in this order on the transparent substrate.

<1.3 スパッタ室>
次に、キャンロール21、22の外周面に対向するように固定されたスパッタ室について説明する。スパッタ室で用いられるスパッタ法としては、マグネトロンスパッタ法、直流グロー放電や高周波によって発生させたプラズマを利用するだけの2極スパッタ方式、熱陰極を付加する3極スパッタ方式などを用いることができる。
<1.3 Sputter chamber>
Next, a sputtering chamber fixed so as to face the outer peripheral surfaces of the can rolls 21 and 22 will be described. As the sputtering method used in the sputtering chamber, a magnetron sputtering method, a two-pole sputtering method that only uses plasma generated by DC glow discharge or high frequency, a three-pole sputtering method that adds a hot cathode, and the like can be used.

本実施の形態では、成膜速度の高速化の観点から、マグネトロンスパッタ法を用いることが好ましい。マグネトロンスパッタ法では、磁界がプラズマを閉じ込め、電界の影響下で移動する電子の経路長を増加させることによって、ガス原子−電子衝突の確率を増大させ、ターゲット付近に高密度プラズマを生成させ、成膜速度の高速化を可能にすることができる。 In the present embodiment, it is preferable to use the magnetron sputtering method from the viewpoint of increasing the film forming speed. In the magnetron sputtering method, the magnetic field confine the plasma and increase the path length of the electrons moving under the influence of the electric field, thereby increasing the probability of gas atom-electron collision and generating high-density plasma near the target. It is possible to increase the film speed.

図5は、スパッタ室の概略を示す断面図である。このスパッタ室は、一対のターゲット41a、41bが設置可能であり、ターゲット表面に磁場を形成する磁場発生源42a、42bと、ターゲットに印加するためのスパッタ電極43a、43bと、ターゲット近傍にガスを供給する供給部44a、44bと、不要部分への膜の堆積を防止する防着板45とを備える。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing an outline of the sputtering chamber. A pair of targets 41a and 41b can be installed in this sputtering chamber, and magnetic field generation sources 42a and 42b that form a magnetic field on the target surface, sputtering electrodes 43a and 43b for applying to the target, and gas in the vicinity of the target are applied. The supply units 44a and 44b to be supplied and a protective plate 45 for preventing the film from being deposited on unnecessary portions are provided.

ターゲット41a、41bとしては、Si、Nb、Al、Ti、Mo、ITOなど、薄膜の組成に応じて適宜選択される。 The targets 41a and 41b are appropriately selected depending on the composition of the thin film such as Si, Nb, Al, Ti, Mo, and ITO.

磁場発生源42a、42bは、永久磁石又は電磁石からなり、電場と磁場の直交するマグネトロン放電を利用可能とする。例えば、ターゲットのスパッタ面に平行に設けられた略長円形状の平板上に、長手方向にのびる中心線上に配置した中央磁石と、この中央磁石の周囲を囲うように環状(無端状)に配置した周辺磁石とが極性を変えて設置される。 The magnetic field generation sources 42a and 42b are made of permanent magnets or electromagnets, and can utilize magnetron discharge in which the electric field and the magnetic field are orthogonal to each other. For example, a central magnet arranged on a substantially oval flat plate provided parallel to the sputter surface of the target on a center line extending in the longitudinal direction and an annular (endless) arrangement surrounding the central magnet. Peripheral magnets are installed with different polarities.

スパッタ電極43a、43bは、それぞれ1対のカソード/アノードをベースフィルムの幅と略同程度の長さで配置される。そして、公知の構造により、ターゲットに負の直流電圧又は高周波電圧が印加可能となっている。 Each of the sputter electrodes 43a and 43b has a pair of cathodes / anodes arranged with a length substantially equal to the width of the base film. The known structure makes it possible to apply a negative DC voltage or a high frequency voltage to the target.

供給部44a、44bは、ターゲットの長手方向、すなわちベースフィルムの幅方向に複数のガスノズルが設けられ、反応性ガスを所定の流量で導入する。反応性ガスとしては、薄膜の組成に応じて適宜選択され、酸素、窒素、炭素、水素、またはこれらの混合ガスなどが用いられる。 The supply units 44a and 44b are provided with a plurality of gas nozzles in the longitudinal direction of the target, that is, in the width direction of the base film, and introduce the reactive gas at a predetermined flow rate. The reactive gas is appropriately selected according to the composition of the thin film, and oxygen, nitrogen, carbon, hydrogen, a mixed gas thereof, or the like is used.

防着板45は、キャンロール上のベースフィルムとターゲットとの間に配置され、例えば一対のターゲット41a、41bの幅方向の長さと、ベースフィルムの幅方向の長さとからなる長方形と略同一のサイズの窓を有する。防着板45は、電気的にアノード/カソードからフロートしており、その材質は耐熱性を有していれば特に限定されるものではない。 The adhesive plate 45 is arranged between the base film on the canroll and the target, and is substantially the same as a rectangle composed of, for example, the length in the width direction of the pair of targets 41a and 41b and the length in the width direction of the base film. Has a size window. The adhesive plate 45 is electrically floated from the anode / cathode, and the material thereof is not particularly limited as long as it has heat resistance.

図6は、図5に示す防着板の斜視図である。図6に示すように、防着板45は、幅方向の側面及び長手方向の側面に開口45a、45bを有し、さらに窓の外側上面にも開口45cを有する。防着板45に開口部を設けることにより、ガスの排気面積が増加し、ガス流量の制御性を向上させることができる。 FIG. 6 is a perspective view of the protective plate shown in FIG. As shown in FIG. 6, the protective plate 45 has openings 45a and 45b on the side surface in the width direction and the side surface in the longitudinal direction, and further has openings 45c on the outer upper surface of the window. By providing the opening in the adhesive plate 45, the exhaust area of the gas can be increased, and the controllability of the gas flow rate can be improved.

このような構成のスパッタ室によれば、1つの成膜室内に一対のターゲット41a、41bが設置可能であるため、成膜速度を向上させるとともに、緻密で、応力の強い膜を成膜することができる。 According to the sputtering chamber having such a configuration, since a pair of targets 41a and 41b can be installed in one film forming chamber, the film forming speed can be improved and a dense and stressful film can be formed. Can be done.

また、カソード、アノード間にスパッタを行うための電圧を印加する方法は、特に限定されるものではなく、2つのターゲット間に交流電圧を印加する方法、1つのターゲットに対してDCパルス電源で電圧を印加する方法、2つのターゲットに対し交互にDCパルス電源で電圧印加を行う所謂バイポーラ方式のDMS法などを利用することができる。例えば、一対のターゲット41a、41bに交流電圧が印加した場合、各ターゲット41a、41bがアノード電極、カソード電極に交互に切替わり、アノード電極及びカソード電極間にグロー放電を生じさせてプラズマ雰囲気が形成される。ここで、磁場発生源42a、42bで発生させた磁界がプラズマを閉じ込め、電界の影響下で移動する電子の経路長を増加させることによって、ガス原子−電子衝突の確率を増大させ、ターゲット付近に高密度プラズマが生成される。そして、プラズマ雰囲気中のイオンがカソード電極となった一方のターゲット41a、41bに向けて加速されて衝撃し、ターゲット原子が飛散されることにより、ベースフィルム表面に薄膜が形成される。 The method of applying a voltage for performing sputtering between the cathode and the anode is not particularly limited, and the method of applying an AC voltage between two targets is a voltage with a DC pulse power supply for one target. A so-called bipolar DMS method in which a voltage is alternately applied to two targets with a DC pulse power supply can be used. For example, when an AC voltage is applied to a pair of targets 41a and 41b, the targets 41a and 41b are alternately switched to the anode electrode and the cathode electrode, causing a glow discharge between the anode electrode and the cathode electrode to form a plasma atmosphere. Will be done. Here, the magnetic fields generated by the magnetic field generation sources 42a and 42b confine the plasma and increase the path length of the electrons moving under the influence of the electric field, thereby increasing the probability of gas atom-electron collision and near the target. High density plasma is generated. Then, the ions in the plasma atmosphere are accelerated toward one of the targets 41a and 41b that became the cathode electrode and impacted, and the target atoms are scattered, so that a thin film is formed on the surface of the base film.

<1.4 反応性ガスの供給部>
次に、スパッタ室において、ターゲットの長手方向、すなわちベースフィルムの幅方向に複数のガスノズルを備える供給部44a、44bについて説明する。
<1.4 Reactive gas supply section>
Next, the supply units 44a and 44b provided with a plurality of gas nozzles in the longitudinal direction of the target, that is, the width direction of the base film in the sputtering chamber will be described.

図7は、ガスノズルの分解斜視図である。ガスノズル50は、反応性ガスとキャリアガスとを混合して噴出する。具体的には、複数の開口50aと、内部に反応性ガス用のガス管51とキャリアガス用のガス管52とを備え、混合室53で反応性ガスとキャリアガスとを混合し、複数の開口50aから混合ガスを噴出する。混合室53は、ターゲットの長手方向、すなわちベースフィルムの幅方向に複数設置され、混合室53毎、すなわちガスノズル毎に混合ガスの流量を制御可能となっている。 FIG. 7 is an exploded perspective view of the gas nozzle. The gas nozzle 50 mixes the reactive gas and the carrier gas and ejects them. Specifically, a plurality of openings 50a, a gas pipe 51 for a reactive gas and a gas pipe 52 for a carrier gas are provided inside, and the reactive gas and the carrier gas are mixed in the mixing chamber 53, and a plurality of openings 50a are provided. The mixed gas is ejected from the opening 50a. A plurality of mixing chambers 53 are installed in the longitudinal direction of the target, that is, in the width direction of the base film, and the flow rate of the mixed gas can be controlled for each mixing chamber 53, that is, for each gas nozzle.

反応性ガスのガス管51は、ガスを導入する連結部と、連結部から管の開口51aが等間隔となるようにトーナメント状に分岐された配管とを備え、マスフローコントローラ55を介してガスを連結部から導入し、トーナメント状に分岐された配管を経由して複数の開口51aから均一にガスを放出する。また、キャリアガスのガス管52の構造は、特に限定されないが、反応ガス同様であることが好ましい。混合室53では、複数の開口51aから放出された反応性ガスと、別配管の複数の開口52aから放出されたキャリアガスとが混合され、複数の開口50aから混合ガスが均一に噴出される。 The gas pipe 51 for the reactive gas includes a connecting portion for introducing the gas and a pipe branched in a tournament shape so that the openings 51a of the pipe are evenly spaced from the connecting portion, and the gas is introduced via the mass flow controller 55. The gas is introduced from the connecting portion and the gas is uniformly discharged from the plurality of openings 51a via the pipes branched in a tournament shape. The structure of the gas pipe 52 of the carrier gas is not particularly limited, but is preferably the same as that of the reaction gas. In the mixing chamber 53, the reactive gas released from the plurality of openings 51a and the carrier gas released from the plurality of openings 52a of another pipe are mixed, and the mixed gas is uniformly ejected from the plurality of openings 50a.

このような構成からなるガスノズル50によれば、ガス管51、52の複数の開口51a、52aから均等な流量でガスを噴出させることができるとともに、混合室53で反応性ガス及びキャリアガスを均一に混合することができ、各開口50aから均等な流量で混合ガスを噴出させることができる。また、ガス管51の連結部にマスフローコントローラを介してガスが導入されるため、ターゲットの長手方向、すなわちベースフィルムの幅方向に設置された各ガスノズルからのガスの流量を制御することができる。 According to the gas nozzle 50 having such a configuration, the gas can be ejected from the plurality of openings 51a and 52a of the gas pipes 51 and 52 at an equal flow rate, and the reactive gas and the carrier gas can be uniformly distributed in the mixing chamber 53. The mixed gas can be ejected from each opening 50a at an equal flow rate. Further, since the gas is introduced into the connecting portion of the gas pipe 51 via the mass flow controller, it is possible to control the flow rate of the gas from each gas nozzle installed in the longitudinal direction of the target, that is, in the width direction of the base film.

<1.5 スパッタ室の制御>
図8は、スパッタ室のガスの流量を制御する制御システムを示す図である。この制御システムは、複数のガスノズルを有する供給部44a、44bと、各ガスノズルに導入するガスの質量流量を制御するマスフローコントローラ55と、プラズマの発光スペクトルを測定するプラズマ測定部であるプラズマ発光モニター56と、マスフローコントローラ55におけるガスの流量やスパッタ電極に印加する電圧を制御するコントローラ57とを備える。
<1.5 Sputter chamber control>
FIG. 8 is a diagram showing a control system that controls the flow rate of gas in the sputtering chamber. This control system includes supply units 44a and 44b having a plurality of gas nozzles, a mass flow controller 55 that controls the mass flow rate of gas introduced into each gas nozzle, and a plasma emission monitor 56 that is a plasma measurement unit that measures the emission spectrum of plasma. And a controller 57 that controls the flow rate of gas in the mass flow controller 55 and the voltage applied to the sputter electrode.

供給部44a、44bは、前述のようにノズル幅全域で均等な流量でガスを噴出させるための所謂トーナメント構造を有するガスノズルを、ターゲットの長手方向、すなわちベースフィルムの幅方向にガスノズルの開口が等間隔となるように配置している。ガスノズルをベースフィルムの幅方向に配置する数は、後述するプラズマの発光スペクトルを測定する測定窓の数以上であることが好ましい。また、ターゲットを挟んで対称の位置にあるガスノズルは、同一のマスフローコントローラ55から出力されたガスを導入することが好ましい。 As described above, the supply units 44a and 44b have a gas nozzle having a so-called tournament structure for ejecting gas at a uniform flow rate over the entire nozzle width, and the opening of the gas nozzle is equal to the longitudinal direction of the target, that is, the width direction of the base film. They are arranged so that they are spaced apart. The number of gas nozzles arranged in the width direction of the base film is preferably equal to or greater than the number of measurement windows for measuring the emission spectrum of plasma, which will be described later. Further, it is preferable to introduce the gas output from the same mass flow controller 55 into the gas nozzles located symmetrically with respect to the target.

マスフローコントローラ55は、各ガスノズルに導入するガスの質量流量を計測し、流量を制御する。マスフローコントローラ55から出力された反応性ガスは、ガス管51の連結部に導入され、ガスノズルのノズル幅全域で均等な流量で噴出される。 The mass flow controller 55 measures the mass flow rate of the gas introduced into each gas nozzle and controls the flow rate. The reactive gas output from the mass flow controller 55 is introduced into the connecting portion of the gas pipe 51 and ejected at a uniform flow rate over the entire nozzle width of the gas nozzle.

プラズマ発光モニター56は、成膜中におけるベースフィルムの幅方向のプラズマの発光スペクトルを測定する。スパッタ室には、スパッタの長手方向、すなわちベースフィルムの幅方向に透明な測定窓が複数設けられており、この測定窓からターゲットと対向するベースフィルムとの中間位置に光を導入し、成膜中に発生するプラズマの発光スペクトルの分光強度を測定する。 The plasma emission monitor 56 measures the emission spectrum of plasma in the width direction of the base film during film formation. The sputter chamber is provided with a plurality of transparent measurement windows in the longitudinal direction of sputtering, that is, in the width direction of the base film, and light is introduced from these measurement windows at an intermediate position between the target and the base film facing the target to form a film. The spectral intensity of the emission spectrum of the plasma generated inside is measured.

コントローラ57は、幅方向の光学特性及び幅方向のプラズマの発光スペクトルに基づいて、各ガスノズルから噴出する反応性ガスの流量及びターゲットに印加する電圧を制御する。例えばターゲットとしてSiを用い、反応性ガスとしてOを用い、SiOを成膜する場合、SiOの幅方向の光学特性に基づく膜厚分布、及びプラズマ発光のSiOの主スペクトルの強度に基づいて、Oガスの流量及びSiターゲットに印加する電圧を制御する。また、例えばターゲットとしてNbを用い、反応性ガスとしてOを用い、Nbを成膜する場合、Nbの幅方向の光学特性に基づく膜厚分布、及びプラズマ発光のNbの主スペクトルの強度に基づいて、Oガスの流量及びNbターゲットに印加する電圧を制御する。 The controller 57 controls the flow rate of the reactive gas ejected from each gas nozzle and the voltage applied to the target based on the optical characteristics in the width direction and the emission spectrum of the plasma in the width direction. For example using Si as a target, the O 2 is used as reactive gas, when forming the SiO 2, film thickness distribution based on the width direction of the optical properties of SiO 2, and the main spectral intensity of the SiO 2 of the plasma emission Based on this, the flow rate of the O 2 gas and the voltage applied to the Si target are controlled. Further, for example, when Nb is used as a target and O 2 is used as a reactive gas to form Nb 2 O 5 , the film thickness distribution based on the optical characteristics in the width direction of Nb 2 O 5 and Nb 2 of plasma emission are obtained. The flow rate of the O 2 gas and the voltage applied to the Nb target are controlled based on the intensity of the main spectrum of O 5 .

このような構成からなる制御システムは、ベースフィルムの幅方向に薄膜の光学特性を測定するポイント及びプラズマの発光スペクトルを測定するポイントを複数有するとともに、膜厚を補正する手段としてベースフィルムの幅方向に反応性ガスの流量を制御可能なガスノズルを複数有しているため、幅方向に均一な厚みの薄膜を形成することができる。 A control system having such a configuration has a plurality of points for measuring the optical characteristics of the thin film and a point for measuring the emission spectrum of plasma in the width direction of the base film, and also has a plurality of points in the width direction of the base film as a means for correcting the film thickness. Since it has a plurality of gas nozzles capable of controlling the flow rate of the reactive gas, it is possible to form a thin film having a uniform thickness in the width direction.

<2.薄膜形成方法>
次に、前述した薄膜形成装置を用いた薄膜形成方法について説明する。
<2. Thin film formation method>
Next, a thin film forming method using the above-mentioned thin film forming apparatus will be described.

本発明の実施の形態に係る薄膜形成方法は、基材フィルムが長手方向に連続的に供給され、基材フィルム上に形成された薄膜の幅方向の光学特性を測定装置にて測定する測定工程と、測定装置における幅方向の光学特性に基づいて、基材フィルムの幅方向に複数設けられた各ガスノズルから噴出する反応性ガスの流量を制御し、薄膜を形成する成膜工程とを有する。これにより、幅方向に均一な厚みの薄膜を形成することができる。 The thin film forming method according to the embodiment of the present invention is a measuring step in which a base film is continuously supplied in the longitudinal direction and the optical characteristics in the width direction of the thin film formed on the base film are measured by a measuring device. It also has a film forming step of forming a thin film by controlling the flow rate of reactive gas ejected from each of a plurality of gas nozzles provided in the width direction of the base film based on the optical characteristics in the width direction of the measuring device. As a result, a thin film having a uniform thickness in the width direction can be formed.

ここで、測定工程では、成膜中における基材フィルムの幅方向のプラズマの発光スペクトルを測定し、成膜工程では、幅方向の光学特性及び幅方向のプラズマの発光スペクトルに基づいて、各ガスノズルから噴出する反応性ガスの流量及びターゲットに印加する電圧を制御することが好ましい。これにより、幅方向の光学厚みが±3%以下の誤差で幅広、長尺の光学膜の形成が可能となる。 Here, in the measurement step, the emission spectrum of the plasma in the width direction of the base film during film formation is measured, and in the film formation step, each gas nozzle is based on the optical characteristics in the width direction and the emission spectrum of the plasma in the width direction. It is preferable to control the flow rate of the reactive gas ejected from the target and the voltage applied to the target. This makes it possible to form a wide and long optical film with an error of ± 3% or less in the optical thickness in the width direction.

<3.光学膜の製造方法>
次に、前述した薄膜形成装置を用いて、多層の光学膜を製造する光学膜の製造方法について説明する。
<3. Optical film manufacturing method>
Next, a method of manufacturing an optical film for manufacturing a multilayer optical film by using the above-mentioned thin film forming apparatus will be described.

図9は、本発明の一実施の形態に係る光学膜の製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施の形態に係る光学膜の製造方法は、基材フィルムを長手方向に第1の速度で連続的に供給し、各層について単層の薄膜を形成し、基材フィルムの幅方向の光学厚み分布を所定範囲に調整する調整工程S1と、基材フィルムを長手方向に第1の速度よりも速い第2の速度で連続的に供給し、多層の薄膜を形成する光学膜形成工程S2とを有する。 FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing an optical film according to an embodiment of the present invention. In the method for producing an optical film according to an embodiment of the present invention, a base film is continuously supplied in the longitudinal direction at a first speed, a single thin film is formed for each layer, and the base film is formed in the width direction of the base film. An adjustment step S1 for adjusting the optical thickness distribution within a predetermined range, and an optical film forming step S2 for continuously supplying the base film in the longitudinal direction at a second speed faster than the first speed to form a multilayer thin film. And have.

目標となる各層の膜厚(光学厚み)は、事前に光学シミュレーションにより求める。例えば反射防止膜を偏光板上に成膜する場合、1層目のSiOを5nm、2層目のNbを20nm、3層目のSiOを35nm、4層目のNbを35nm、5層目のSiOを100nmと設定することにより、反射防止膜として機能させることができる。 The target film thickness (optical thickness) of each layer is obtained in advance by optical simulation. For example, when an antireflection film is formed on a polarizing plate, the first layer SiO x is 5 nm, the second layer Nb 2 O 5 is 20 nm, the third layer SiO 2 is 35 nm, and the fourth layer Nb 2 O is formed. By setting 5 to 35 nm and the SiO 2 of the fifth layer to 100 nm, it can function as an antireflection film.

前述した薄膜形成装置を用いて、偏光フィルム上に多層の薄膜からなる反射防止膜を形成する具体的な方法は、以下の通りである。
(イ)所定のスパッタ室を通電して、調整用の基材フィルム上に、多層の薄膜からなる反射防止膜のうち任意の単層の薄膜を目標とする厚みより厚く形成する工程
(ロ)単層の薄膜の反射特性を測定し、反射スペクトルのピーク値(又は、ボトム値)が、所望の範囲に該当することを確認する工程
(ハ)任意の他の層について、上記(イ)(ロ)を繰り返す工程
(ニ)上記の(イ)〜(ハ)で使用される所定のスパッタ室を全て通電し、調整用の基材フィルム上に多層の薄膜からなる反射防止膜を形成する工程
(ホ)前記反射防止膜の反射特性を測定し、反射スペクトルのピーク値及び色相が所望の範囲に該当することを確認する工程
(へ)該当しない場合、該当するスパッタ室のガスの流量、スパッタ電圧を調整する工程(ト)調整用の基材フィルムを、偏光板フィルムに切り替り変え、本成膜を行う工程
A specific method for forming an antireflection film composed of a multilayer thin film on a polarizing film by using the thin film forming apparatus described above is as follows.
(B) A step of energizing a predetermined sputtering chamber to form an arbitrary single-layer thin film of an antireflection film composed of multiple layers of thin films thicker than the target thickness on a base film for adjustment (b). Steps of measuring the reflection characteristics of a single-layer thin film and confirming that the peak value (or bottom value) of the reflection spectrum falls within a desired range (c) For any other layer, the above (a) (a) ( B) Repeating step (d) Step of energizing all the predetermined sputtering chambers used in (a) to (c) above to form an antireflection film composed of a multi-layered thin film on the base film for adjustment. (E) Step of measuring the reflection characteristics of the antireflection film and confirming that the peak value and hue of the reflection spectrum correspond to the desired range (f) If not applicable, the flow rate of gas in the corresponding sputtering chamber and sputtering. Step of adjusting voltage (g) Step of switching the base film for adjustment to a polarizing plate film and performing the main film formation

工程(イ)〜(ハ)において、フィルム速度を低下させて成膜厚さを大きくして幅方向の光学厚み分布を調整することにより、工程(ニ)においては工程(イ)より速いフィルム速度で多層の反射防止膜を成膜した際の幅方向の光学厚み分布を均一にすることができる。 In steps (a) to (c), the film speed is reduced to increase the film thickness and the optical thickness distribution in the width direction is adjusted, so that the film speed in step (d) is faster than that in step (a). It is possible to make the optical thickness distribution in the width direction uniform when a multilayer antireflection film is formed.

また、工程(ロ)において、反射スペクトルのピーク波長又はボトム波長が450nm以上650nm以下の範囲になるようにフィルム速度を設定することが好ましい。また、各層について単層の幅方向の反射スペクトルのピーク波長又はボトム波長が±15nm以内となるようにガスの流量、スパッタ電圧等を調整することが好ましい。このような範囲に反射特性を調整することにより、所望のスペクトルがベースフィルムの幅方向に均一に得られる反射防止膜を形成することができる。 Further, in the step (b), it is preferable to set the film speed so that the peak wavelength or the bottom wavelength of the reflection spectrum is in the range of 450 nm or more and 650 nm or less. Further, it is preferable to adjust the gas flow rate, sputtering voltage and the like so that the peak wavelength or the bottom wavelength of the reflection spectrum in the width direction of the single layer is within ± 15 nm for each layer. By adjusting the reflection characteristics in such a range, it is possible to form an antireflection film in which a desired spectrum can be uniformly obtained in the width direction of the base film.

<4.実施例>
以下、本発明の実施例について説明する。本実施例では、光学膜として反射防止膜を偏光板上に成膜した。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
<4. Example>
Hereinafter, examples of the present invention will be described. In this example, an antireflection film was formed on the polarizing plate as an optical film. The present invention is not limited to the following examples.

反射防止膜の各層の膜厚(光学厚み)は、光学シミュレーションにより求め、1層目のSiOを5nm、2層目のNbを20nm、3層目のSiOを35nm、4層目のNbを35nm、5層目のSiOを100nmと設定した。 The thickness (optical thickness) of each layer of the antireflection film is determined by optical simulation, and the first layer SiO x is 5 nm, the second layer Nb 2 O 5 is 20 nm, and the third layer SiO 2 is 35 nm, 4 layers. The Nb 2 O 5 of the eye was set to 35 nm, and the SiO 2 of the fifth layer was set to 100 nm.

図10は、実施例における反射防止膜の構成を示す断面図である。この反射防止膜は、図1に示す薄膜形成装置において、1層目のSiOをスパッタ室SP1、2層目のNbをスパッタ室SP2、3層目のSiOをスパッタ室SP3、SP4、4層目のNbをスパッタ室SP5、SP6、5層目のSiOをスパッタ室SP7〜SP10で成膜した。また、ベースフィルムは1300mmの幅のものを用いた。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the antireflection film in the embodiment. In the thin film forming apparatus shown in FIG. 1, the antireflection film has a first layer of SiO x as a sputtering chamber SP1, a second layer of Nb 2 O 5 as a sputtering chamber SP2, and a third layer of SiO 2 as a sputtering chamber SP3. SP4, the fourth layer Nb 2 O 5 was formed in the sputtering chambers SP5, SP6, and the fifth layer SiO 2 was formed in the sputtering chambers SP7 to SP10. A base film having a width of 1300 mm was used.

先ず、表1に示すように、各層のフィルム速度を設定し、単層の薄膜を目標とする厚みより厚く形成した。そして、光学モニター31、32を用いて、単層の薄膜の反射特性を測定し、幅方向の反射スペクトルのピーク値(又は、ボトム値)が、特定波長の範囲になるまで反応性ガスの流量やスパッタに印加する電圧を調整した。 First, as shown in Table 1, the film speed of each layer was set to form a single-layer thin film thicker than the target thickness. Then, the reflection characteristics of the single-layer thin film are measured using the optical monitors 31 and 32, and the flow rate of the reactive gas until the peak value (or bottom value) of the reflection spectrum in the width direction falls within the range of a specific wavelength. And the voltage applied to the sputtering was adjusted.

Figure 0006776212
Figure 0006776212

図11は、5層目のSiO単層の幅方向のピーク波長を示すグラフである。このグラフは、1300mm幅のベースフィルムについてピーク波長を等間隔に25点測定したものである。 FIG. 11 is a graph showing the peak wavelength in the width direction of the fifth layer of SiO 2 single layer. This graph is obtained by measuring 25 peak wavelengths at equal intervals for a base film having a width of 1300 mm.

次に、スパッタ室SP1〜SP10を全て通電し、フィルム速度を1.8m/minとし、調整用のベースフィルム上に複数層からなる反射防止層を形成した。そして、光学モニター31、32を用いて複数層からなる反射防止膜の反射特性を測定し、反射スペクトルのピーク値及び色相が所望の範囲に該当するように調整した。 Next, all the sputtering chambers SP1 to SP10 were energized, the film speed was set to 1.8 m / min, and an antireflection layer composed of a plurality of layers was formed on the base film for adjustment. Then, the reflection characteristics of the antireflection film composed of a plurality of layers were measured using the optical monitors 31 and 32, and the peak value and hue of the reflection spectrum were adjusted so as to correspond to a desired range.

図12〜図23は、シミュレーションによる反射防止膜の各層の膜厚変動と色相変動との相関を示すグラフである。ここで、図12〜図14は、それぞれ2層目の膜厚と反射スペクトルとの関係、膜厚と色相との関係及び膜厚とY値との関係を示すグラフである。また、図15〜図17は、それぞれ3層目の膜厚と反射スペクトルとの関係、膜厚と色相との関係及び膜厚とY値との関係を示すグラフである。図18〜図20は、それぞれ4層目の膜厚と反射スペクトルとの関係、膜厚と色相との関係及び膜厚とY値との関係を示すグラフである。また、図21〜図23は、それぞれ5層目の膜厚と反射スペクトルとの関係、膜厚と色相との関係及び膜厚とY値との関係を示すグラフである。 12 to 23 are graphs showing the correlation between the film thickness variation and the hue variation of each layer of the antireflection film by simulation. Here, FIGS. 12 to 14 are graphs showing the relationship between the film thickness and the reflection spectrum of the second layer, the relationship between the film thickness and the hue, and the relationship between the film thickness and the Y value, respectively. 15 to 17 are graphs showing the relationship between the film thickness and the reflection spectrum of the third layer, the relationship between the film thickness and the hue, and the relationship between the film thickness and the Y value, respectively. 18 to 20 are graphs showing the relationship between the film thickness and the reflection spectrum of the fourth layer, the relationship between the film thickness and the hue, and the relationship between the film thickness and the Y value, respectively. 21 to 23 are graphs showing the relationship between the film thickness and the reflection spectrum of the fifth layer, the relationship between the film thickness and the hue, and the relationship between the film thickness and the Y value, respectively.

図12〜図23に示すシミュレーション結果に基づいて、スパッタ室SP1〜SP10を調整した後、調整用の基材フィルムを、偏光板フィルムに切り替り変え、本成膜を行った。例えば、幅方向の所定位置において、本成膜のスペクトルと所望(best)のスペクトルとの差があった場合、図12〜図23のシミュレーション結果を活用して、放電条件を微調整した。具体的には、bestのペクトルとの乖離がある波長に対応したカソードの所定位置の反応ガス流量を調整した。反応ガス流量の調整はシミュレーションを参考にして増減量を推定し、変更した結果のスペクトルを光学モニター32で確認し、Bestのスペクトルに近似するまで、この調整を繰り返した。その結果、所望の反射防止膜のスペクトルが1100mm幅で得ることができた。 After adjusting the sputtering chambers SP1 to SP10 based on the simulation results shown in FIGS. 12 to 23, the base film for adjustment was switched to a polarizing plate film to perform the main film formation. For example, when there is a difference between the spectrum of the present film formation and the desired spectrum at a predetermined position in the width direction, the discharge conditions are finely adjusted by utilizing the simulation results of FIGS. 12 to 23. Specifically, to adjust the reaction gas flow rate at a predetermined position of the cathode corresponding to a certain wavelength deviation between the best of the spectrum. For the adjustment of the reaction gas flow rate, the amount of increase or decrease was estimated with reference to the simulation, the spectrum of the changed result was confirmed on the optical monitor 32, and this adjustment was repeated until it approximated the spectrum of Best. As a result, the spectrum of the desired antireflection film could be obtained with a width of 1100 mm.

以上より、各層の反射スペクトルのピーク波長を幅方向で±15nmの範囲に調整することにより、幅方向に均一な厚みの光学膜を形成することができることが分かった。また、前述した単層膜の調整及び多層膜の調整により、2時間以内で所望のスペクトルでの本成膜の開始が可能となった。 From the above, it was found that an optical film having a uniform thickness in the width direction can be formed by adjusting the peak wavelength of the reflection spectrum of each layer in the range of ± 15 nm in the width direction. Further, by adjusting the single-layer film and the multi-layer film described above, it is possible to start the main film formation with a desired spectrum within 2 hours.

1 ベースフィルム、11 巻出ロール、12 巻取ロール、21 第1のキャンロール、22 第2のキャンロール、31 光学モニター、32 光学モニター、41 ターゲット、42 磁場発生源、43 スパッタ電極、44 供給部、45 防着板、50 ガスノズル、51 反応性ガス用のガス管、52 キャリアガス用のガス管、55 マスフローコントローラ、56 プラズマ発光モニター、57 コントローラ 1 base film, 11 unwinding roll, 12 unwinding roll, 21 1st can roll, 22 2nd can roll, 31 optical monitor, 32 optical monitor, 41 target, 42 magnetic field source, 43 sputter electrode, 44 supply Part, 45 protective plate, 50 gas nozzle, 51 gas tube for reactive gas, 52 gas tube for carrier gas, 55 mass flow controller, 56 plasma emission monitor, 57 controller

Claims (7)

薄膜形成装置を用いて多層の薄膜を含む光学膜を製造する光学膜の製造方法であって、
前記薄膜形成装置は、
基材フィルムを長手方向に巻き出す巻出部と、
成膜部が前記基材フィルムの長手方向に複数配列された成膜室ユニットと、
前記成膜室ユニットにて薄膜が形成された基材フィルムを巻き取る巻取部と、
少なくとも何れか1つの前記成膜室ユニットの後に設けられ、前記基材フィルムが長手方向に連続的に供給され、該基材フィルム上に形成された前記薄膜の幅方向の光学特性のうち反射特性のスペクトルを測定する測定部と、
前記基材フィルムの幅方向に複数のガスノズルが設けられ、ターゲット近傍に反応性ガスを供給する供給部と、
前記測定部における幅方向の前記反射特性に基づいて、前記複数のガスノズルから噴出する前記反応性ガスの流量を制御する制御部と、を備え、
前記測定部には、前記基材フィルム上の前記薄膜に対して斜め方向から光を照射する投光部と、前記基材フィルム上の前記薄膜からの前記斜め方向からの反射光を受光する受光部を有する光学ヘッドが設けられると共に、
前記光学膜は、前記基材フィルムと前記薄膜との間に偏光膜が形成されており、前記薄膜のみの反射光を測定し、
前記制御部では、前記測定部で測定したスペクトルと所望のスペクトルとの間に差があった場合、該差に対応する波長の乖離が所望の範囲内となるようにいずれかの前記成膜部に供給される前記反応性ガスの流量を調整する光学膜の製造方法。
A method for producing an optical film containing a multi-layered thin film using a thin film forming apparatus.
The thin film forming apparatus is
The unwinding part that unwinds the base film in the longitudinal direction,
A film forming chamber unit in which a plurality of film forming portions are arranged in the longitudinal direction of the base film, and
A winding unit for winding a base film on which a thin film is formed in the film forming chamber unit,
Of the optical characteristics in the width direction of the thin film formed on the base film, which is provided after at least one of the film forming chamber units and the base film is continuously supplied in the longitudinal direction, the reflection characteristics. And a measuring unit that measures the spectrum of
A supply unit that is provided with a plurality of gas nozzles in the width direction of the base film and supplies reactive gas in the vicinity of the target.
A control unit that controls the flow rate of the reactive gas ejected from the plurality of gas nozzles based on the reflection characteristic in the width direction in the measurement unit is provided.
Wherein the measuring unit includes a light projecting unit for irradiating light from an oblique direction with respect to the thin film on the base film, light receiving the reflected light from the oblique direction from the thin film on the base film An optical head having a part is provided, and
In the optical film, a polarizing film is formed between the base film and the thin film, and the reflected light of only the thin film is measured.
In the control unit, when there is a difference between the spectrum measured by the measurement unit and the desired spectrum, any of the film forming units is provided so that the wavelength deviation corresponding to the difference is within the desired range. A method for producing an optical film for adjusting the flow rate of the reactive gas supplied to the water.
前記測定部には、更に、前記基材フィルムと前記偏光膜と前記薄膜とを透過する前記投光部からの光を吸収する光吸収面を有する測定ロールが設けられている請求項1に記載の光学膜の製造方法。 The first aspect of claim 1, wherein the measuring unit is further provided with a measuring roll having a light absorbing surface that absorbs light from the light projecting unit that passes through the base film, the polarizing film, and the thin film. Method of manufacturing an optical film. 前記測定ロールは、ブラックロールである請求項2に記載の光学膜の製造方法。 The method for producing an optical film according to claim 2, wherein the measurement roll is a black roll. 前記光学ヘッドは、前記投光部から照射される光を偏光する偏光板を有する請求項1乃至の何れか1項に記載の光学膜の製造方法。 The method for manufacturing an optical film according to any one of claims 1 to 3 , wherein the optical head has a polarizing plate that polarizes the light emitted from the light projecting unit. 前記ガスノズルは、前記反応性ガスとキャリアガスとを混合して噴出する請求項1に記載の光学膜の製造方法。 The method for producing an optical film according to claim 1, wherein the gas nozzle is a mixture of the reactive gas and a carrier gas and ejected. 前記ガスノズルは、複数の開口と、内部に反応性ガス用のガス管とキャリアガス用のガス管と混合室とを備え、混合室で前記反応性ガスと前記キャリアガスとを混合し、前記複数の開口から混合ガスを噴出する請求項に記載の光学膜の製造方法。 The gas nozzle is provided with a plurality of openings, a gas pipe for a reactive gas, a gas pipe for a carrier gas, and a mixing chamber inside, and the reactive gas and the carrier gas are mixed in the mixing chamber, and the plurality of gas nozzles are mixed. The method for producing an optical film according to claim 5 , wherein the mixed gas is ejected from the opening of the above. 前記反応性ガス用のガス管は、ガスを導入する連結部と、前記連結部から管の開口が等間隔となるようにトーナメント状に分岐された配管とを備え、
前記制御部は、前記連結部にマスフローコントローラを介してガスを導入し、前記複数のガスノズルから噴出するガスの流量を制御する請求項に記載の光学膜の製造方法。
The gas pipe for the reactive gas includes a connecting portion for introducing gas and a pipe branched in a tournament shape so that the openings of the pipe are evenly spaced from the connecting portion.
The method for manufacturing an optical film according to claim 6 , wherein the control unit introduces gas into the connecting unit via a mass flow controller and controls the flow rate of the gas ejected from the plurality of gas nozzles.
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