JP7244362B2

JP7244362B2 - 搬送室

Info

Publication number: JP7244362B2
Application number: JP2019099737A
Authority: JP
Inventors: 修司齋藤
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2019-05-28
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2039-05-28
Also published as: JP2020193369A

Description

本発明は、互いに平行に配置される複数本のガイドローラを備え、各ガイドローラにシート状の基材が巻き掛けられてシート状の基材の移送を案内する、真空雰囲気の形成が可能な搬送室に関する。

従来から、真空雰囲気の真空チャンバ内にて、シート状の基材を所定速度で移送（走行）させ、その移送経路にて成膜処理やエッチング処理といった各種の真空処理を施すことが行われている。このような真空処理装置は例えば特許文献１で知られている。このものは、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバを備え、真空チャンバ内にはキャンローラが設けられ、キャンローラの周囲に配置される仕切り板で真空チャンバが上下２室に区画されている。

一方の室（真空処理室）には、各種の真空処理を施すための蒸着源などが配置され、他方の室（搬送室）には、巻き掛けられたシート状の基材を一定の速度で繰り出す繰出ローラと、真空処理済みのシート状の基材を巻き取る巻取ローラと、キャンローラを経た繰出ローラと巻取ローラとの間でのシート状の基材の移送を案内する、互いに平行に配置される複数本のガイドローラとが設けられている。各ガイドローラは、通常、互いに対向する真空チャンバの一対の壁面に架設される軸体に軸受を介して軸支されている（例えば、特許文献２参照）。

ここで、真空チャンバ内を真空排気したとき、その内外の圧力差で真空チャンバの壁面が歪む場合がある。このため、上記従来例のように各ガイドローラが設けられていると、ガイドローラ相互の平行度が狂い、これでは、各種の真空処理が施されるシート状の基材として比較的幅広のものが用いられるような場合に、各ガイドローラに巻き掛けられて移送されるシート状の基材に皺が発生する等の不具合が生じる。

また、幅の異なるシート状の基材を移送して各種の真空処理を施す場合、シート状の基材に加えるテンション等を考慮して、搬送室内にてシート状の基材を巻き掛けるガイドローラの数やその配置を適宜設定することが望ましい。然し、上記従来例のものでは、実質的に、ガイドローラの数やその配置の組み換えができず、汎用性に欠けるという問題もある。

特開２０１０－１６３６９３号公報特開昭６０－１５１０３２号公報

本発明は、以上の点に鑑み、汎用性が高く、各ガイドローラ相互の平行度が狂い難い構造を持つ搬送室を提供することをその目的とするものである。

上記課題を解決するために、互いに平行に配置される複数本のガイドローラを備え、各ガイドローラにシート状の基材が巻き掛けられてシート状の基材の移送を案内する、真空雰囲気の形成が可能な本発明の搬送室は、搬送室を画成する隔壁から間隔を存してその内側に設けられるローラガイドを有し、ローラガイドに、設置しようとするガイドローラと同等以上の数で複数の第１ポートが形成され、第１ポートに夫々設けた筒状の支持軸に軸受を介してガイドローラが軸支され、第１ポートと同一の孔軸を持つ第２ポートが隔壁に開設されていることを特徴とする。

本発明においては、前記隔壁の外側から第２ポートに挿入されて、その挿入方向先端が前記第１ポートを貫通して前記支持軸に係止される支持体を更に備え、この支持体で、ガイドローラの内部空間に設置される器具を支持可能とする構成を採用してもよい。

本発明によれば、搬送室を画成する隔壁の内側に設けたローラガイドでガイドローラを軸支する構成を採用したため、真空チャンバ内を真空排気したときに、ガイドローラ相互の平行度が狂うといった不具合が生じることが防止できる。また、各ローラガイドに複数個の第１ポートを設けているため、第１ポートを適宜選択すれば、搬送室内にてシート状の基材を巻き掛けるガイドローラの数やその配置を適宜変更することができる。

ここで、シート状の基材に各種の真空処理を施す場合に、シート状の基材を所定位置に移送するガイドローラに、例えば加熱または冷却用の器具を組み込み、ガイドローラとの熱交換でシート状の基材を加熱または冷却することが要求される場合がある。本発明では、各第１ポートと同一の孔軸を持つ第２ポートが真空チャンバの壁面に開設されているため、同一の孔軸上に位置する第２ポートにその壁面外側から支持体を夫々挿入し、この支持体によって、加熱用の器具としてのシースヒータや冷却用の器具としての冷却パネルを支持すれば、真空雰囲気中でのシート状の基材の移送に伴うガイドローラの回転を阻害することなく、ガイドローラの内部空間に各種器具を配置でき、しかも、その器具の組み換えも容易にできる。このとき、搬送室に固定される支持体が、ガイドローラ内での各種器具の位置決め及び抜け止めも兼用するため、有利である。

本実施形態の搬送室を備える真空蒸着装置の模式的面図。本実施形態の搬送室を説明する部分断面斜視図。ヒータを内蔵したガイドローラを説明する分解斜視図。

以下、図面を参照して、キャンローラＣｒに巻き掛けられたシート状の基材Ｓｗに対して所定の薄膜を蒸着（成膜）する真空処理装置Ｄｍの真空チャンバ１に本発明の搬送室ＴＳを適用した場合を例にその実施形態を説明する。以下においては、キャンローラＣｒの軸線方向が水平方向に一致する姿勢で当該キャンローラＣｒが真空チャンバ１内に収容されているものとし、軸線方向をＸ軸方向、同一の水平面内でＸ軸に直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸及びＹ軸に直交する鉛直方向をＺ軸方向とし、また、「上」「下」といった方向は図１を基準とする。

図１を参照して、本実施形態の搬送室ＴＳを備える真空処理装置Ｄｍは、真空チャンバ１を備える。真空チャンバ１には、排気管２１を介してターボ分子ポンプ、ロータリーポンプ等で構成される真空ポンプユニット２が接続され、真空雰囲気（例えば、１０^－５Ｐａ）を形成できるようになっている。また、真空チャンバ１は、仕切り板１１で上下２室に区画され、図１中、下側に位置する一方の室（蒸着室ＶＳ）には成膜ユニットとしての蒸着源３が設けられている。蒸着源３としては、蒸着材料Ｅｍを収容する坩堝３１と、坩堝３１内に収容した蒸着材料Ｅｍを加熱するシースヒータなどの加熱手段３２とを備えるものが利用され、加熱により坩堝３１内に収容された蒸着材料Ｅｍを昇華または気化させ、この昇華または気化した蒸着材料をキャンローラＣｒに巻き掛けられたシート状の基材Ｓｗの部分に付着、堆積させて蒸着（成膜）される。なお、成膜ユニットとしては、蒸着源３に限定されるものではなく、スパッタリング法やＣＶＤ法によるものを用いることができ、これは公知のものが利用できるため、これ以上の説明は省略する。

一方、図１中、上側に位置する他方の室が、隔壁としての真空チャンバ１の壁面１ａ，１ｂで画成される本実施形態の搬送室ＴＳであり、搬送室ＴＳ内には、シート状の基材Ｓｗが巻き掛けられ、モータＭ１により回転駆動されて一定の走行速度でシート状の基材Ｓｗを繰り出す繰出ローラ４ａと、モータＭ２により回転駆動されて成膜済みのシート状の基材Ｓｗを巻き取る巻取ローラ４ｂとが設けられている。仕切り板１１に形成した開口１２の内側には、蒸着源３に対峙させてシート状の基材Ｓｗが巻き掛けられるキャンローラＣｒが配置されている。そして、搬送室ＴＳには、繰出ローラ４ａから繰り出されたシート状の基材ＳｗをキャンローラＣｒに案内すると共に、キャンローラＣｒから成膜済みのシート状の基材Ｓｗを巻取ローラ４ｂに案内するために、複数本のガイドローラＧｒが設けられている。

図２及び図３も参照して、真空チャンバ１の上壁１ａ内面には、Ｘ軸方向に所定の間隔をおいて一対の板状のローラガイド５_１，５_２が吊設されている。各ローラガイド５_１，５_２の所定位置には、Ｘ軸方向にのびる仮想線に沿う同一の孔軸ｈａを持つように、板厚方向の貫通孔である第１ポート５ａ，５ｂの複数個が夫々開設されている。この場合、各第１ポート５ａ，５ｂは、設置しようとするガイドローラＧｒと同等以上の数で設けられる。搬送室ＴＳを画成する真空チャンバ１の側壁１ｂには、各第１ポート５ａ，５ｂに夫々対応させて、同一の孔軸ｈａを持つ、板厚方向の貫通孔である第２ポート１３ａ，１３ｂが夫々開設されている。そして、搬送室ＴＳには、図２に示すように、第１ポート５ａ，５ｂ（及び第２ポート１３ａ，１３ｂ）を利用して複数本のガイドローラＧｒが設置されている。以下においては、シート状の基材Ｓｗを案内するだけの機能を持つものを第１ガイドローラＧｒ１、シート状の基材Ｓｗを案内する際、これに巻き掛けられたシート状の基材Ｓｗの部分を加熱できるようにしたものを第２ガイドローラＧｒ２とし、搬送室ＴＳに、第１ガイドローラＧｒ１及び第２ガイドローラＧｒ２を設置する場合を例に説明する。

第１ガイドローラＧｒ１は、同一の孔軸ｈａを持つ第１ポート５ａ，５ｂに、その内方に向けてのびるように夫々固定される筒状の支持軸６１ａ，６１ｂと、各支持軸６１ａ，６１ｂに夫々装着される軸受６２ａ，６２ｂと、両軸受６２ａ，６２ｂで軸支されるローラ本体６３とで構成されている。この場合、同一の孔軸ｈａを持つ一対の第２ポート１３ａ，１３ｂには、真空チャンバ１の側壁１ｂの外側から、蓋体７が図外の真空シールを介して装着され、搬送室ＴＳ内が気密保持されるようになっている。これにより、同一の孔軸ｈａを持つ第１ポート５ａ，５ｂを適宜選択すれば、第１ガイドローラＧｒ１の数や配置の組み換えができる。なお、ローラ本体６３としては公知のものが利用できるため、詳細な説明は省略する。

第２ガイドローラＧｒ２は、上記と同様、同一の孔軸ｈａを持つ第１ポート５ａ，５ｂに、その内方に向けてのびるように夫々固定される筒状の支持軸６１ａ，６１ｂと、各支持軸６１ａ，６１ｂに夫々装着される軸受６２ａ，６２ｂと、両軸受６２ａ，６２ｂで軸支されるローラ本体６３とで構成されている。そして、第１ポート５ａ，５ｂと同一の孔軸ｈａを持つ一対の第２ポート１３ａ，１３ｂと支持体８ａ，８ｂとを利用して、ガイドローラＧｒ２の内部空間に設置される器具としてのシースヒータ９がローラ本体６３の内部空間に配置されている。

各支持体８ａ，８ｂは、第１ポート５ａ，５ｂと第２ポート１３ａ，１３ｂとに順に挿入される筒状の本体８１を備え、挿入方向先端が支持軸６１ａ，６１ｂに内挿されて係止されるようになっている。また、本体８１の挿入方向後端にはフランジ８２が形成され、真空チャンバ１の側壁１ｂの外側から各支持体８ａ，８ｂを挿入すると、フランジ８２が、これに設けた図外の真空シールを介して真空チャンバ１の側壁１ｂの外側に面接触して、搬送室ＴＳ内が気密保持されるようになっている。シースヒータ９は、Ｕ字状の輪郭を持ち、シースヒータ９の両自由端が、他方の支持体８ｂのフランジ８２の外面に夫々固定されている。この場合、他方の支持体８ｂの取付状態で、ローラ本体６３より長くなるようにシースヒータ９が定寸されている。これにより、図外電源によりシースヒータ９に通電することで、輻射熱でローラ本体６３を所定温度に加熱することができる。

上記実施形態では、他方の支持体８ｂでシースヒータ９を片持ち支持させるものを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、他方の支持体８ｂの取付状態で、支持軸６１ａ内まで進入するシースヒータ９の部分（Ｕ字の折返し部）を、一方の支持体８ａに設けた支持部材（図示せず）で支持するようにしてもよい。また、ガイドローラＧｒ２の内部空間に設置される器具としての冷却管（図示せず）をローラ本体６３の内部空間に配置するような場合には、Ｕ字状の輪郭を持つ冷却管を片持ち支持した支持体を準備しておけば、この支持体を上記のように取り付けるだけで、放射によりローラ本体６３を所定温度に冷却する構成が実現できる。

以上の実施形態によれば、真空チャンバ１内を真空排気したときに、ガイドローラＧｒ相互の平行度が狂うといった不具合が生じることが防止できる。また、各ローラガイド５_１，５_２に複数個の第１ポート５ａ，５ｂを設けているため、第１ポート５ａ，５ｂを適宜選択すれば、搬送室ＴＳ内にてシート状の基材Ｓｗを巻き掛けるガイドローラＧｒの数やその配置を適宜組み換えることができる。また、各第１ポート５ａ，５ｂと同一の孔軸ｈａを持つ第２ポート１３ａ，１３ｂが真空チャンバ１の側壁１ｂに開設されているため、同一の孔軸ｈａ上に位置する第２ポート１３ａ，１３ｂにその側壁１ｂ外側から支持体８ａ，８ｂを夫々挿入し、これら一対の支持体８ａ，８ｂによってシースヒータ９を支持するため、真空雰囲気中でのシート状の基材Ｓｗの移送に伴うガイドローラＧｒ２の回転を阻害することなく、しかも、その器具の組み換えも容易にできる。このとき、隔壁としての真空チャンバ１の側壁１ｂに固定される支持体８ａ，８ｂが、ガイドローラＧｒ２内での各種器具の位置決め及び抜け止めも兼用するため、有利である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のものに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、キャンローラＣｒに巻き掛けられたシート状の基材Ｓｗに対して所定の薄膜を蒸着（成膜）する真空処理装置Ｄｍを例に説明したが、熱処理、エッチング処理など他の真空処理装置にも本発明は適用することができる。また、上記実施形態では、一対の板状のローラガイド５_１，５_２の間に、ガイドローラＧｒを配置するものを例に説明したが、一個のローラガイドでガイドローラを片持ち支持するものにも本発明を適用することができる。また、ローラ本体６３の内部空間に設置される器具としてシースヒータや冷却管を例示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ガイドローラにシート状の基材を静電吸着するときの電極にも本発明を適用できる。

また、ローラ本体６３内にシースヒータ９や冷却管を設ける場合、図２に示す支持体８ａ，８ｂのフランジ８２を貫通するガス導入管（図示せず）を更に設け、ローラ本体６３の内部に所定のガス（一般には不活性ガスを用いたアシストガスである）を導入することで、輻射のみならず対流にて熱交換を図る効率的な加熱手法または冷却手法を実現することも容易である。図２を確認すれば自明であるが、ローラ本体６３の内部から搬送室ＴＳへ至る経路はコンダクタンスが高い形状となっているため、搬送室ＴＳ側への（アシスト）ガスの漏洩は少なく、この面でも同一の孔軸ｈａを持つ構成は効果を発揮する。加えて、ローラ本体６３内に直接冷温媒を接触させる熱交換手法と比べ、構造が複雑化しないためにガイドローラＧｒの回転抵抗が低く、シート状の基材Ｓｗへの張力増加を招くことがないという利点がある。ここで、一般的にローラ本体６３の表面はシート状の基材Ｓｗを搬送させるために表面粗さＲｚが０．２程度の鏡面となっているので、反射率が高く輻射での熱効率が悪くならざるを得ないが、本構成であれば、シート状の基材Ｓｗ搬送面の裏面側を加熱出来るため、その裏面側の表面粗さを表面より大きくすることが可能であり、熱効率を向上させることが可能な構成となっている。更に熱効率を向上させたい場合は基材Ｓｗ搬送に伴う成約なしで汎用な黒色化処理などを施すことも可能となる。

更に、シート状の基材Ｓｗの移送時、ガイドローラＧｒを回転駆動（つまり、搬送室外側（大気側）からその内部（真空側）のガイドローラへの回転導入）する構成を採用でき、このとき、モータ（図示せず）からの動力（駆動及び回生の双方向動力）を支持体８ａ，８ｂを介してローラ本体６３に伝達するように構成することができる。このとき、同一の孔軸ｈａを持つ構成の場合、その孔軸ｈａを駆動導入軸の回転軸中心とすればよく、大気状態から真空チャンバ１内を真空排気したときの位置変動は、軸継手（偏芯・偏角・エンドプレイを許容するカップリング等）のみを駆動軸途中に設ければ、吸収できるので、容易に回転導入の増設が可能となる。なお、駆動導入部が軸継手の機能を兼ねるような場合（例えば、駆動導入部が磁気カップリング機構である場合）は当然軸継手を構成として追加する必要はない。

Ｇｒ（Ｇｒ１，Ｇｒ２）…ガイドローラ、Ｓｗ…シート状の基材、ＴＳ…搬送室、１ｂ…側壁（隔壁）、５_１，５_２…ローラガイド、５ａ，５ｂ…第１ポート、６１ａ，６１ｂ…支持軸、６２ａ，６２ｂ…軸受、ｈａ…孔軸、１３ａ，１３ｂ…第２ポート、８ａ，８ｂ…支持体。

Claims

互いに平行に配置される複数本のガイドローラを備え、各ガイドローラにシート状の基材が巻き掛けられてシート状の基材の移送を案内する、真空雰囲気の形成が可能な搬送室において、
搬送室を画成する隔壁から間隔を存してその内側に設けられるローラガイドを有し、
ローラガイドに、設置しようとするガイドローラと同等以上の数で複数の第１ポートが形成され、第１ポートに夫々設けた筒状の支持軸に軸受を介してガイドローラが軸支され、
第１ポートと同一の孔軸を持つ第２ポートが隔壁に開設され、
前記隔壁の外側から第２ポートに挿入されて、その挿入方向先端が前記第１ポートを貫通して前記支持軸に係止される支持体を更に備え、この支持体で、ガイドローラの内部空間に設置される器具を支持可能としたことを特徴とする搬送室。