JP6859307B2

JP6859307B2 - 成膜装置

Info

Publication number: JP6859307B2
Application number: JP2018191860A
Authority: JP
Inventors: 隆裕中島; 光生岡本; 晴彦竹田
Original assignee: 株式会社ヒラノＫ＆Ｅ
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: JP2020059890A

Description

本発明は、成膜装置に関するものである。

従来、導電性フィルムなどを生産する場合に、真空室内部にフィルムを搬入し、この搬入したフィルムをロールによって走行させてその周囲にある複数の成膜室を通過させ、フィルムの表面に導電層などを形成する成膜装置が提案されている。

ＷＯ２０１１−０４６０５０再公表公報特開２０１７−１１０２４０号公報特開２０１７−１０１２８２号公報特開２０１２−２１９３２２号公報特開２００８−１３８２２９号公報特開２０１５−７４８１０号公報

上記のような成膜装置において、真空室内を真空にすると、真空引きにより扉がゆがむことがある。そのため、扉にロールが回転自在に取り付けられている場合には、ロールの回転軸を水平に支持するのが困難という問題点があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、扉に回転自在に取り付けられているロールを水平に支持できる成膜装置を提供することを目的とする。

本発明は、真空室と、前記真空室の前面に開口した開口部と、前記開口部を閉塞する扉と、前記真空室の上面に開口した基材の出し入れ口と、前記真空室内に水平な状態で前後方向に配され、前記出し入れ口から搬入された前記基材を抱きかかえて回転させ、前記出し入れ口から搬出するロールと、前記真空室内であって、前記ロールの外周に配された複数の成膜室と、それぞれの前記成膜室に配され、前記ロールの回転と共に走行する前記基材にそれぞれ成膜を行う成膜形成装置と、を有し、前記扉は、前扉板と、後扉板と、前記前扉板と前記後扉板の間に挟まれた空間を有し、前記ロールの前回転軸が前記後扉板に設けられた前軸受に回転自在に支持され、前記後扉板からロール支持部材が後方に向かって設けられ、前記ロール支持部材の後部に前記ロールの後回転軸を回転自在に支持する後軸受が設けられ、前記前扉板と前記空間と前記後扉板に開口し、前記前回転軸が貫通する貫通孔を有する、成膜装置である。

本発明によれば、真空室が真空状態になっても、真空引きで変形する部分は扉の前扉板のみになる。そのため、後扉板にある前軸受によって支持されているロールの水平状態を維持できる。

ロールを収納した状態の成膜装置の一部欠裁側面図である。ロールを引き出した状態の一部欠裁側面図である。扉を取り除いた状態の真空室の前面図である。真空室の側面から見た縦断面図である。扉とロールの斜視図である。扉の貫通孔付近の拡大縦断面図である。成膜室を４個設けた場合の変更例である。

以下、本発明の一実施形態の成膜装置１について図１〜図６を参照して説明する。

本実施形態の成膜装置１は、一定の搬送速度で搬送される基材Ｗの表面に導電膜を真空中において成膜する装置に関するものである。基材Ｗとしては、例えば合成樹脂製のフィルムなどである。

（１）成膜装置１
成膜装置１の構造について図１〜図３を参照して説明する。図１、図２に示すように、成膜装置１は、真空室１０と移動台８を有している。

真空室１０は、床に載置された水平台２に固定台９を介して水平に配置されている。図３に示すように、真空室１０は、縦断面が多角形をなし、左、下、右の外壁１２は、同じ大きさであり、後面は閉塞されている。真空室１０の前面は開口し、扉１４で覆われている。真空室１０には、ロール（キャンロール）１８が前後方向に、かつ、回転する軸が水平になるように配されている。真空室１０内であって、ロール１８の外周の上方には上部室２４が配され、ロール１８の左方、下方、右方に成膜室２６が３個設けられている。上部室２４の上面は、基材Ｗの出入り口１６として開口し、不図示の搬入出装置と接続されている。この搬入出装置は真空状態で基材Ｗを搬送する。左方、下方、右方の成膜室２６の外周壁は、外壁１２と兼ねている。

図１と図２に示すように、真空室１０の前方にある水平台２の上には、前後方向に左右一対のリニアレール４，４が設けられている。移動台８が、左右一対のリニアレール４，４をレール移動部６を介して前後方向に移動自在に設けられている。

（２）ロール１８
ロール１８について図３〜図５を参照して説明する。

図３に示すように、ロール１８は、基材Ｗを抱えて回転し、基材Ｗを一定の搬送速度で搬送する。

図４に示すように、ロール１８の前回転軸２０は、扉１４に設けられている貫通孔２８を貫通している。また、前回転軸２０は、扉１４の後面であって貫通孔２８の位置に設けられた前軸受３０によって回転自在に支持されている。

図４に示すように、扉１４の後面下部には、左右一対のロール支持部材３２が後方に向かって取り付けられている。左右一対のロール支持部材３２は、前端部に設けられた前支持部３４と、後端部に設けられた後支持部３６と、前支持部３４と後支持部３６を接続する水平部３８とよりそれぞれ構成されている。

図５に示すように、左側の前支持部３４は、貫通孔２８の下方から扉１４の後面下部の左側部に向かって傾斜した状態で取り付けられ、右側の前支持部３４は、扉１４の後面下部の右側部に向かって傾斜して取り付けられている。これにより、左右一対のロール支持部材３２は、「ハ」字状に対向するように取り付けられている。これにより、ロール１８は、図２に示すように、「ハ」の字状に対向した左右一対のロール支持部材３２によって片持ちされた状態で支持されている。

図５に示すように、左右一対の後支持部３６には、後面板４０が設けられている。後面板４０は、円板５８、左右一対の脚板６０，６０、上板６２とより構成されている。円板５８の中央には、後軸受４２が設けられ、ロール１８の後回転軸２２を回転自在に支持している。左右一対の脚板６０，６０は円板５８の下部からそれぞれ「ハ」の字状に突出し、水平部３８の後部に固定されている。上板６２は、円板５８の上部から突出し、上部室２４の後面に配されている。この後面板４０は、後軸受４２を確実に支持するために設けられ、ロール支持部材３２によって保持されている。

図３と図５に示すように、ロール１８の上方であって、扉１４と後面板４０の上板６２との間には、回転自在に２本の搬入ロール４４，４６と２本の搬出ロール４８，５０が回転自在に取り付けられている。

（３）上部室２４と成膜室２６
次に、上部室２４と３個の成膜室２６について図３と図５を参照して説明する。図３に示すように、真空室１０の縦断面は多角形であり、各辺の外壁１２の内側に上部室２４と３個の成膜室２６が設けられている。左上、右上の外壁１２からロール１８の前後回転軸２０，２２に向かって隔壁５２が前後方向に設けられている。この隔壁５２の左右方向の長さは、ロール１８の外周部に至るまでである。左下、右下の外壁１２からロール１８の前後回転軸２０，２２に向かって隔壁５３が前後方向に設けられている。図３に示すように、ロール１８の下方にある成膜室２６の両側にある一対の隔壁５３は、他の隔壁５２よりも短く、この位置にロール支持部材３２の水平部３８が配置される。すなわち、下方の成膜室２６に関しては、隔壁５３と水平部３８によって、区画されている。

図３に示すように、上部室２４の上方には、出入り口１６が開口している。また、搬入ロール４４，４６と搬出ロール４８，５０が前後方向に配されている。搬入ロール４６と搬出ロール４８は、ロール１８に基材Ｗを押圧するように配されている。

図３に示すように、それぞれの成膜室２６の中央部には、成膜形成装置５４が前後方向にそれぞれ配されている。成膜形成装置５４は、内周側から所定のプロセスガスを真空中に噴射し（図３の矢印）、成膜形成装置５４の内周側に設けられた電極からの放電によって、ロール１８に搬送されている基材Ｗの表面に導電膜を形成する。

図３に示すように、それぞれの成膜室２６の外壁１２の外部には、真空ポンプ５６が設けられ、それぞれの成膜室２６を真空にする。真空ポンプ５６は、図５に示すように、それぞれの成膜室２６の外壁１２の前後方向及び左右方向の中央にある。

図３に示すように、それぞれの成膜室２６は、一対の隔壁５２，５２（一対の隔壁５３，５３）と外壁１２によって囲まれ、内周側は、ロール１８の表面に面している。そして、図３に示すように、それぞれの成膜室２６の縦断面形状は、どの部屋であっても同じ形状で、かつ、同じ大きさを有している。

図３の矢印が示すように、成膜形成装置５４の内周側からプロセスガスを噴射してロール１８に当たり跳ね返ると、成膜形成装置５４の両側と一対の隔壁５２，５２（一対の隔壁５３，５３）に沿って流れ、真空ポンプ５６に吸い込まれる。このときに、それぞれの成膜室２６の縦断面形状は同じ形状で、かつ、同じ大きさであるため、どの部屋であっても同じようにプロセスガスが流れて、部屋による条件が異なることなく、それぞれの成膜形成装置５４で形成される導電膜などが均等となる。

（４）扉１４の構造
次に、扉１４の構造について図４と図６を参照して説明する。ロール１８は、左右一対のロール支持部材３２によって片持ち状態にあり、前回転軸２０は、前軸受３０に回転自在に支持され、貫通孔２８を貫通している。そのため、真空室１０を真空にした場合に、扉１４が前後方向に歪むと、片持ち状態のロール１８の後部が下がることとなる。これを防止するため、本実施形態では、扉１４は次の構造を有している。

図６に示すように、扉１４は、前扉板７２と後扉板７４とを有し、相対向する面には例えば、それぞれ凹部が形成され、両者を合わせた状態で扉１４よりも一回り小さい空間７６が形成されている。なお、凹部を形成する構造に限らず、前扉板７２と後扉板７４に凸部と凹部を形成する構造でもよい。前扉板７２と後扉板７４とは、シール部材７８を介して複数のボルト８０で固定されている。前扉板７２を貫通している貫通孔２８の内周には、真空シール軸受８２が設けられ、前回転軸２０を回転自在に支持している。この真空シール軸受８２の後部は、蛇腹状の接続部材８４を介して扉１４の前面に取り付けられている。

この構造により、真空室１０が真空状態になっても、図６の二点鎖線に示すように、真空引きで変形する部分は扉１４の前扉板７２のみになる。すなわち、図６に示すように、真空室１０が真空になると、前軸受３０、貫通孔２８を介して空間７６も真空になる。そのため、前扉板７２は後方に凹む。しかし、後扉板７４の前方と後方は両方とも真空状態であるため、垂直な状態を維持でき、前軸受３０によって支持されている前回転軸２０が水平状態から傾くことなく、さらにロール支持部材３２が後扉板７４に固定された状態となっているため、後部が下がることがない。

また、前扉板７２が後方に歪んでも、蛇腹状の接続部材８４によってその歪みを吸収できるため、真空シール軸受８２の水平状態を維持できる。

また、前扉板７２の貫通孔２８には真空シール軸受８２が設けられているため、真空室１０の真空状態を保持できる。

（５）ロール１８の引き出し構造
ロール１８の引き出し構造について図１〜図３、図５を参照して説明する。

図１と図２に示すように、真空室１０の前方にある水平台２の上には、前後方向に左右一対のリニアレール４，４が設けられている。左右一対のリニアレール４，４の上には、移動台８が、レール移動部６を介して前後方向に移動自在に設けられている。

図１と図２に示すように、移動台８の上部にはフレーム６４が設けられ、扉１４の前面が固定されている。これによって、扉１４が移動台８と共に前後方向に移動する。フレーム６４の内部には、減速機６６、ロールモータ６８、移動モータ７０が設けられている。扉１４の貫通孔２８を介して貫通したロール１８の前回転軸２０は、減速機６６を介してロールモータ６８に接続され、一定の回転速度で回転する。移動モータ７０は、移動台８を左右一対のリニアレール４，４に沿って一定の走行速度で前後方向に移動させる。この移動方法としては、例えば左右一対のリニアレール４の間にラックを水平台２に設け、このラックと螺合するギアを移動モータ７０で回転させることにより移動させる。

図２に示すように、扉１４が移動台８と共に前方に移動すると、左右一対のロール支持部材３２によって片持ちされた状態のロール１８が外側に引き出される。このとき、搬入ロール４４，４６と搬出ロール４８，５０も同時に搬出される。そして、図３、図５に示すように、後面板４０は、円板５８、脚板６０、上板６２より形成されているため、５つの成膜室２６の隔壁５２に当たることなく引き出すことができる。

逆に、図１に示すように、扉１４が移動台８と共に後方に移動すると、左右一対のロール支持部材３２によって片持ちされた状態のロール１８が真空室１０に挿入される。

（６）成膜装置１の動作状態
成膜装置１の動作状態について説明する。

図１、図４に示すように、真空室１０内部にロール１８を収納して、扉１４を閉めて密閉状態にする。

図３に示すように、真空室１０内の上部室２４、３個の成膜室２６を３台の真空ポンプ５６で真空にする。ロールモータ６８が、ロール１８を一定の回転速度で回転させる。

図３に示すように、真空室１０の出入り口１６から上部室２４に搬入された基材Ｗは、搬入ロール４４を経て搬入ロール４６に至り、基材Ｗはロール１８によって搬送される。ロール１８に搬送される基材Ｗは、左方にある成膜室２６、下方にある成膜室２６、右方にある成膜室２６を経て、上部室２４の搬出ロール４８と搬出ロール５０を介して出入り口１６から搬出される。

図３に示すように、それぞれの成膜室２６においては、成膜形成装置５４の内周側からプロセスガスが噴射され、成膜形成装置５４の電極が帯電され、ロール１８の外周面を走行している基材Ｗの表面に導電層が形成される。プロセスガスは、ロール１８に当たり跳ね返った成膜形成装置５４の両側と隔壁５２に沿って流れ、真空ポンプ５６によって外部に排出される。この場合に、真空ポンプ５６は、それぞれの成膜室２６の外壁１２の前後方向及び左右方向の中央にあるため、プロセスガスが成膜室２６内を均一に流れる。

（７）効果
本実施形態によれば、真空室１０から扉１４を移動台８と共に引き出すと、ロール１８、搬入ロール４４，４６と搬出ロール４８，５０が引き出されるため、それぞれの成膜室２６の内周側が全て開口し、それぞれの成膜室２６とロール１８を簡単に清掃し、メンテナンスすることができる。

また、真空室１０が真空状態になっても、図６の二点鎖線に示すように、真空引きで変形する部分は扉１４の前扉板７２のみになる。後扉板７４にある前軸受３０によって支持されている前回転軸２０が水平状態から傾くことなく、さらにロール支持部材３２が後扉板７４に固定された状態となっているため、ロール１８の後方が下がることがない。そのため、ロール１８で搬送されている基材Ｗに皺や蛇行が発生することがない。

また、左右一対のロール支持部材３２は、「ハ」字状に対向するように扉１４に取り付けられているため、ロール１８を片持ちしても確実に支持できる。

また、前扉板７２が後方に歪んだ場合でも蛇腹状の接続部材８４によってその歪みを吸収できるため、真空シール軸受８２の水平状態を維持できる。

また、それぞれの成膜室２６の縦断面形状は同じ形で、かつ、同じ大きさであるため、図３に示すように、成膜形成装置５４の内周側からプロセスガスを噴射しても、成膜形成装置５４の両側と隔壁５２，５３に沿って流れ、真空ポンプに５６に吸い込まれるので、どの部屋であっても同じようにプロセスガスが流れる。そのため、成膜室２６によって成膜条件が異なることなく、それぞれの成膜形成装置５４で形成される導電膜などが均等となる。

また、真空ポンプ５６は、それぞれの成膜室２６の外壁１２の前後方向及び左右方向の中央にあるため、プロセスガスが成膜室２６内を均一に流れる。

変更例

次に、成膜装置１の変更例について説明する。

上記実施形態では、それぞれの成膜室２６の外壁１２の前後方向及び左右方向の中央に真空ポンプ５６を一台設けたが、これに限らず、プロセスガスを均等に流す配置であれば、一つの成膜室２６に２台以上の真空ポンプ５６を均等に設けてもよい。

また、上記実施形態では３個の成膜室２６を設けたが、これに代えて図７に示すように４個の成膜室２６を設けてもよい。この場合であってもそれぞれの成膜室２６は同じ形状、かつ、同じ大きさであって、真空ポンプ５６は成膜室２６の外壁１２の中央部に設けられている。但し、４個の成膜室２６を形成する場合には、ロール１８の支持を確実にするために、ロール支持部材３２を２枚でなく３枚設け、３枚目のロール支持部材３２は垂直方向に配置する。

また、図示はしないが、５個の成膜室２６を設けてもよい。この場合には、真空室１０は、縦断面が多角形をなし、左上、左下、下、右下、右上の外壁１２は、同じ大きさであり、後面は閉塞されている。真空室１０の前面は開口し、扉１４で覆われている。真空室１０には、ロール（キャンロール）１８が前後方向に、かつ、回転する軸が水平になるように配されている。真空室１０内であって、ロール１８の外周の上方には上部室２４が配され、ロール１８の左上方、左下方、下方、右下方、右上方に成膜室２６が５個設けられ、それぞれの成膜室２６は同じ形状、かつ、同じ大きさであって、真空ポンプ５６は成膜室２６の外壁１２の中央部に設けられている。

上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１・・・成膜装置、２・・・水平台、４・・・リニアレール、６・・・レール移動部、８・・・移動台、１０・・・真空室、１２・・・外壁、１４・・・扉、２６・・・成膜室、２８・・・貫通孔、５２・・・隔壁、５４・・・成膜形成装置、５６・・・真空ポンプ

Claims

真空室と、
前記真空室の前面に開口した開口部と、
前記開口部を閉塞する扉と、
前記真空室の上面に開口した基材の出し入れ口と、
前記真空室内に水平な状態で前後方向に配され、前記出し入れ口から搬入された前記基材を抱きかかえて回転させ、前記出し入れ口から搬出するロールと、
前記真空室内であって、前記ロールの外周に配された複数の成膜室と、
それぞれの前記成膜室に配され、前記ロールの回転と共に走行する前記基材にそれぞれ成膜を行う成膜形成装置と、
を有し、
前記扉は、前扉板と、後扉板と、前記前扉板と前記後扉板の間に挟まれた空間を有し、
前記ロールの前回転軸が前記後扉板に設けられた前軸受に回転自在に支持され、
前記後扉板からロール支持部材が後方に向かって設けられ、
前記ロール支持部材の後部に前記ロールの後回転軸を回転自在に支持する後軸受が設けられ、
前記前扉板と前記空間と前記後扉板に開口し、前記前回転軸が貫通する貫通孔を有する、
成膜装置。
前記前扉板の前記貫通孔から突出した前記前回転軸を、前記前扉板に回転自在に支持する真空シール軸受が、前記扉に設けられている、
請求項１に記載の成膜装置。
前記前扉板と前記真空シール軸受とが、前後方向に伸縮自在な接続部材を介して接続されている、
請求項２に記載の成膜装置。
前記ロール支持部材は、少なくとも左右一対の水平部を有し、
左右一対の前記水平部の前端部が前記扉にそれぞれ固定され、
左右一対の前記水平部の後端部から左右一対の後支持部がそれぞれ設けられ、
左右一対の前記後支持部の後部に後面板が設けられ、
前記後面板に前記後軸受が設けられている、
請求項１に記載の成膜装置。
隣接する前記成膜室は、隔壁でそれぞれ隔てられている、
請求項４に記載の成膜装置。
左右一対の前記水平部が前記隔壁を兼ねている、
請求項５に記載の成膜装置。
前記扉と前記後面板との間であって、前記ロールの上方に搬入ロールと搬出ロールが、回転自在に設けられている、
請求項６に記載の成膜装置。
前記扉に移動台が設けられ、
前記移動台と共に前記扉と前記ロールとを、前後方向に移動させる移動手段が設けられ、
前記移動台には前記扉から突出した前記前回転軸を回転させるロールモータが設けられている、
請求項１に記載の成膜装置。
前記真空室が載置された水平面に左右一対のレールが前後方向に設けられ、
前記移動台が左右一対の前記レールを走行する、
請求項８に記載の成膜装置。
前記移動手段が、前記移動台に設けられている、
請求項８に記載の成膜装置。