JPH03211278A - フィルムへの薄膜形成方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、フィルムへの薄膜形成方法およびその際用い
られる装置に関し、さらに詳しくは、真空槽内を搬送し
ながらフィルムに薄膜を形成する方法およびその装置の
改良に関する。

発明の技術的背景 送出手段により真空槽内の一方の側からフィルムを送り
出し、このフィルム裏面を支持手段により支持し、この
際フィルム表面に真空槽内の蒸発源から蒸発した蒸発粒
子を被着させ薄膜を形成させた後に、真空槽内の他方側
にて、このフイルムを巻き取る薄膜形成方法が知られて
いる。

このような薄膜形成方法を適用した装置では、−船釣に
は、送出手段は、薄膜を形成する前のフィルムを巻回し
た送り出しコアと、送り出しコアから送り出されるフィ
ルムを前記支持手段に案内するガイドローラとを備えて
いる。

支持手段としては、冷却機能を備えかつ所定の速度で回
転するクーリングキャンなどが用いられる。巻取り手段
は、所定の速度で回転して薄膜形成後のフィルムを巻き
取る巻取りコアと、支持手段から送り出されるフィルム
を巻取りコアに案内するガイドローラとを備えるのが一
般的である。

このようなフィルムの搬送系は、フィルムの搬送速度、
張力などが適当な値となるように自動制御装置で作動を
制御されており、たとえば、巻取りコアは、通常クラッ
チを介して駆動軸に接続され、このクラッチの面圧を制
御回路で自動的に調節することにより、フィルムの搬送
速度および張力を適当な値に設定できるようになってい
る。

従来このような薄膜形成方法では、フィルムは蒸発粒子
を被着させる前後でグロー放電処理され、表面を浄化す
るとともに活性化して形成される薄膜の密着性を向上さ
せていた。

ところが、このような方法を適用した装置では、真空槽
内にグロー放電前処理室および後処理室を別途設ける必
要があり、フィルム搬送系が複雑化し、装置自体か大型
化するため、保守管理が繁雑化するという欠点があった
。

また、蒸発粒子を被着させる前後でグロー放電処理を行
なうことによりフィルムが帯電し、フィルム搬送が円滑
に行なわれず、たとえばフィルムがクーリングキャンに
巻込まれることによるつまりなどが発生しやすかった。

そこで、本発明者らは、フィルムを支持する支持手段に
高周波電圧を印加し、放電を生じさせて上記フィルムに
放電処理を施すとともに、フィルム表面に上記蒸発粒子
を被着させて薄膜を形成させる薄膜形成方法およびその
装置をすてに提案している（特願平１−８７３１０号明
細書参照）。

このような薄膜形成方法および装置では、真空槽内にグ
ロー放電処理室を別途設ける必要がなく、またフィルム
が帯電することもない。

ところが、このような薄膜形成方法およびその装置では
、支持手段が高電位となっているため、フィルム表面に
導電性の薄膜を形成すると、フィルムの薄膜形成部分が
巻取り手段に接触した時点て、支持手段からこの導電性
薄膜を介して巻取り手段、特にフィルムと直接接触する
巻取リコアなどの部材およびこれら部材力（固定される
真空槽に電流が流れる。このような場合、電流が流れる
ときに発生するジュール熱により導電性薄膜自身または
フィルムが破損してしまうという問題があった。

また、この薄膜形成方法および装置では、フィルムの薄
膜形成部分が巻取り手段に接近した時点て、薄膜と巻取
りコアなどとの間に異常放電が発生し、この放電に起因
するノイズにより巻取り手段の作動制御回路、たとえば
上記したようなりラッチの作動制御回路が誤動作をし、
フィルムの巻取りを円滑に行なえなくなるという問題が
あった。

発明の目的 本発明は、上記のような従来技術における問題点を解決
しようとするものであって、導電性の薄膜を形成した場
合でも薄膜およびフィルムの破損が発生せず、かつ円滑
にフィルムの巻取りを行なうことができるフィルムへの
薄膜形成方法およびその装置を提供することを目的とし
ている。

発明の概要 本発明に係るフィルムへの薄膜形成方法は、真空槽内の
一方側から送り出されるフィルムを支持手段により支持
し、 上記支持手段に高周波電圧を印加して放電を生じさせて
上記フィルムに放電処理を施すとともに、フィルム表面
に真空槽内の蒸着源から発生した蒸発粒子を被着させて
薄膜を形成させた後に、上記真空槽内の他方側にて、上
記フィルムを真空槽と電気的に絶縁した状態で巻取るこ
とを特徴としている。

本発明に係るフィルムへの薄膜形成装置は、真空槽内で
蒸着源を蒸発させて蒸発粒子を発生させる蒸発手段と、 上記真空槽内の一方側からフィルムを送り出す送出手段
と、 上記送出手段から送り出されたフィルムの裏面を支持す
る支持手段と、 上記支持手段に高周波電圧を印加し放電を生じさせて上
記フィルムに放電処理を施すとともに、フィルム表面に
上記蒸発粒子を被着させ薄膜を形成させる高周波電圧印
加手段と、 上記真空槽内の他方側にて、上記支持手段を介して送り
出されるフィルムを、真空槽と電気的に絶縁した状態で
巻き取る巻取り手段とを備えることを特徴としている。

本発明に係る薄膜形成方法では、薄膜が形成されたフィ
ルムを真空槽と電気的に絶縁した状態で巻き取っている
ため、フィルム表面に導電性の薄膜を形成した場合でも
、支持手段から導電性薄膜を介して巻取り手段に電流が
流れることがなく、また、薄膜と巻取り手段との間に異
常放電が発生することもない。

発明の詳細な説明 以下本発明に係るフィルムへの薄膜形成方法について、
具体的に説明する。

本発明では、送出手段から送り出されたフィルムを支持
する支持手段に高周波電圧を印加し、放電を生じさせな
がらフィルム上に薄膜を形成させ、ついてこのフィルム
を真空槽と電気的に絶縁した状態で巻き取っているが、
以下に本発明に係る薄膜形成方法およびその装置を第１
図に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る薄膜形成装置を示す。

第１図に示すように、この薄膜形成装置１では、真空槽
２の内部上方左右に、フィルム３の送出手段としての送
り出しコア５、送り出し側ガイドローラ６およびタッチ
ローラ７と、巻取り手段としての巻取りコア８および巻
取り側ガイドローラ９．１０とが配設されている。また
、真空槽２は、送り出しコア５と巻取りコア８とのほぼ
中間下方位置に配設されるクーリングキャン１１を備え
ており、このフィルム３はクーリングキャン１１により
裏面側を支持されている。

なお巻取りコア８は、図示されないクラッチを介して駆
動軸に接続され、このクラッチは、作動制御回路により
その面圧をフィルム３に適当な張力を与えるように調節
されている。

このような送出手段および巻取り手段を内蔵する真空＋
！２の内部下方には蒸着源１３が設けられており、この
蒸着源１３は蒸発手段としての加熱器１５により加熱さ
れて蒸発し蒸発粒子を発生する。

この薄膜形成装置１では、クーリングキャン１１にマツ
チングボックス（図示せず）を経て高周波電源１７が接
続されおり、クーリングキャン１１に高周波電圧を印加
できるようになっている。

なお第１図において、２０はガス導入管、２１は排気管
である。

なお、この薄膜形成装置１はフィルム３の支持手段とし
てクーリングキャン１１を設けているが、本発明におい
て支持手段は、搬送途中のフィルムを支持できる部材で
あれば特に限定されず、たとえば無端ベルトなどであっ
てもよい。

また、薄膜形成装置１は、真空槽２内部の上方と下方と
をマスクをかねた隔壁２ａで区画されており、薄膜形成
時に真空槽２内部上方と下方とを異なる真空度に保つこ
とができる。

この薄膜形成装置１では、送出手段を構成する送り出し
コア５はアルミニウム製であるが、送り出し側ガイドロ
ーラ６およびタッチローラ７は、クーリングキャン１１
からの異常放電を防止するために絶縁体であるゴムから
なっている。

本発明では、薄膜が形成されたフィルム３を、真空槽２
と電気的に絶縁した状態で巻き取っており、このために
は、フィルム３と直接接触する部材、すなわちガイドロ
ーラ９．１０および巻取りコア８そのものを絶縁体とす
る以外に、たとえば導電性のローラ９．１０あるいはコ
ア８に絶縁性の被覆を施す、導電性のローラ９．１０あ
るいはコア８とその軸とを絶縁性スリーブ（図示せず）
を介して接続する、あるいは導電性のローラ９、１０あ
るいはコア８の軸を適当な強度を有する絶縁体とするな
どの構成を取ることができる。

このようなガイドローラ９．１０、巻取りコア８、被覆
、軸およびスリーブの絶縁性材料としては、ベークライ
ト（フェノール樹脂）、テフロン、シリコンゴム、ポリ
イミドなどのエンジニアリングプラスチックなどの樹脂
以外に、セラミックなと様々な絶縁体を各々の部材に要
求される強度などを考慮して用いることができる。

ところで、巻取り手段において、ガイドローラ９．１０
あるいは巻取りコア８などのフィルム３と直接接触する
部材を導電性とし、これらを絶縁体を介して真空ｔ！２
に固定した場合には、支持手段であるクーリングキャン
１１とこれらローラ９．１０あるいはコア８とが等電位
となるまでてはあるが導電性薄膜に電流が流れる。この
電流により発生するジュール熱は一般的には小さく無視
できる程度ではあるが、フィルム３の薄膜形成部分がこ
れらローラ９．１０あるいはコア８に接触する前に、ク
ーリングキャン１１などの支持部材とローラ９．１０あ
るいはコア８などの部材とを等電位とすることにより、
全く電流が流れないようにすることがより好ましい。

このように、支持手段と巻取り手段のフィルム３に直接
接触する部材とを等電位とするには、これらを電気的に
接続すればよく、具体的には、たとえばガイドローラ９
．１０あるいは巻取りコア８の軸とクーリングキャン１
１の軸との間に導電性材料からなるスプリング（図示せ
ず）を張設し、このスプリングの外周が各々のローラ９
．１ｏあるいはコア８の端面に接触するようにすればよ
い。

以上のような薄膜形成装置１を用いて薄膜を形成するに
は、先ずフィルム３が、送り出しコアラおよびガイドロ
ーラ６、タッチローラ７からなる送出手段と、巻取りコ
ア８およびガイドローラ９．１０からなる巻取り手段に
装着される。この際フィルム３は、クーリングキャン１
１の外周面に巻回されることにより、裏面側から支持さ
れる。

このようにしてフィルム３を装着し、さらに蒸着源１３
を装着した後、真空槽２内を減圧し、次いて蒸着源１３
を加熱・蒸発させる。

この際の真空槽２内の真空度は、通常ｌＸ１０〜４　Ｘ
　１０−’ｔｏｒｒ、好ましくは２．３×５ ５ １０　〜３　Ｘ　１０−’ｔｏｒｒである。

この真空度は、薄膜形成部近傍での値であり、薄膜形成
部近傍とは、フィルムから蒸着源の直線距離の１／３程
度までの領域を意味している。

本発明では、上記のような真空条件下に保持するのに真
空＋１１２内にガス導入管２０からアルゴンガスなどの
不活性ガスを導入してもよいし、反応性蒸着を行なう場
合には酸素ガス、窒素ガスなどの気体を導入してもよく
、また残留ガスによってもよい。

このようにして、真空槽２内の真空度を上記条件に設定
し、蒸発粒子濃度を安定させた後、フィルム３の搬送を
開始するとともに、クーリングキャン１１に高周波電圧
を印加する。

クーリングキャン１１に印加される高周波電圧とは、１
００ＫＨｚ以上の周波数を有する電圧を意味する。本発
明では、上記のような高周波電圧だけを印加してもよく
、高周波電圧を直流電圧に重畳させながら印加してもよ
い。

また、放電が発生するクーリングキャン１１近傍に磁界
を印加し、放電を安定化させてもよい。

このような高周波電圧をクーリングキャン１１に印加す
るとクーリングキャン１１近傍に放電が生ずる。

この際クーリングキャン１１に生ずる直流成分の電圧す
なわち直流電圧ＶＤＣは、０．２〜８ＫＶ。

好ましくは０．−４〜６ＫＶの範囲となるようにするこ
とが望ましい。この直流電圧ＶＤＣは、高周波電圧のみ
を印加した場合であっても、また高周波電圧を直流電圧
に重畳させて印加した場合であっても同様の条件に設定
される。

クーリングキャン１１に誘起される直流電圧ＶＤＣが０
．２ＫＶ未満であると、放電の安定性がとれないばかり
か、フィルム３への蒸発粒子の衝突エネルギーが小さく
なり、安定性および密着強度の良好な薄膜が得られない
傾向がある。一方直流電圧　ＶＤＣが８ＫＶを超えると
、フィルム３の熱損傷が大きくなる傾向がある。

このような放電処理を行なうことにより、送り出しコア
５から送り出されたフィルム３は、搬送途中でクーリン
グキャン１１に支持される部分、すなわち薄膜が形成さ
れる部分で放電処理されて活性化され、同時に放電によ
り蒸着源１３から発生する蒸発粒子がイオン化し、フィ
ルム３の表面に強く衝突して薄膜が形成される。

このようにして薄膜が形成されたフィルム３は、たとえ
ば巻取り側がイドローラ９．１０および巻取りコア８を
絶縁体とすることにより、真空槽２と絶縁した状態で巻
取りコア８に巻き取ることができる。

したがって、薄膜形成装置１では、フィルム３に導電性
の薄膜を形成した場合であっても、薄膜を介して巻取り
手段、特にフィルム３と直接接触する巻取りコア８、ガ
イドローラ９．１０などの部材およびこれら部材が固定
される真空槽２に大電流が流れることがない。

また、フィルム３の薄膜形成部分が巻取り手段、すなわ
ち巻取り側ガイドローラ９に接近した時点で、異常放電
が発生することがなく、したがってたとえば、上記した
ようなりラッチの作動回路が誤動作をすることがない。

以上導電性の薄膜を形成する場合につき説明してきたが
、本発明に係るフィルムへの薄膜形成方法およびその装
置は、絶縁性の薄膜を形成する場合に従来の方法および
装置と同様に使用できることは言うまでもない。

発明の効果 本発明に係る薄膜形成方法およびその装置は、薄膜が形
成されたフィルムを真空槽と電気的に絶縁した状態で巻
取り、フィルム表面に導電性の薄膜を形成した場合でも
、支持手段から導電性薄膜を介して巻取り手段に電流が
流れることがなく、また、薄膜と巻取り手段との間に異
常放電が発生することもない。

したがって本発明に係る薄膜形成方法およびその装置に
よれば、導電性薄膜形成時に薄膜に流れる電流により発
生するジュール熱で薄膜自身あるいはフィルムが破損す
ることを有効に防止でき、また、薄膜形成初期にフィル
ムの薄膜形成部分が巻取り手段に接近した時点で異常放
電が発生し、この際発生するノイズにより巻取り手段の
作動回路などが誤動作をすることがなく円滑にフィルム
の搬送を行なうことができる。

以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 第１図に示される装置１（テフロン製のガイドローラ９
．１０と、ベークライト製巻取すコア８とを用いている
）に長さ５００ｍ、厚さ０．０５ｍｍのポリパラバン酸
フィルム（フィルム３）と、銅（蒸着源１３）とを装着
し、Ａｒガスを導入して真空槽２内の真空度をＩ　Ｘ　
１０−’ｔｏｒｒとした後、蒸着源１３を加熱して蒸発
粒子を発生させた。

次いて、フィルム３を搬送速度１０ｍ／分で搬送しなが
ら、周波数１３．５６ＭＨｚ、電力ＩＫｗの高周波電圧
に電圧１．５ＫＶの直流電圧を重畳させてクーリングキ
ャン１１に印加し、放電を発生させて厚さ１μｍのＣｕ
膜を形成した。

膜形成時にジュール熱の発生による薄膜およびフィルム
３の破損が発生する事がなく、また巻取りコア８のクラ
ッチが誤動作することもなく円滑にフィルム３を巻き取
ることができた。

比較例１ 第１図に示される装置１の巻取りコア８をアルミニウム
製とした以外は、実施例１と同様にしてフィルム３表面
にＣｕ膜を形成したところ、薄膜形成初期に、Ｃｕ膜形
成部分が巻取りコア８に接触した時点で、フィルム３が
熱破損し、かつ巻取りコア８のクラッチが作動しなくな
り、フィルム３がクーリングキャン１１に巻き付いた。

実施例２ 第１図に示される装置１のガイドローラ９．１０と巻取
りコア８とをアルミニウム製とし、これらの支持部材と
、ローラ、コアの軸とをテフロンスリーブを介して接続
し、真空槽と絶縁した。

さらに、リン青銅製のバネをローラおよびコアに接触さ
せ、このバネを通してキャンと同電位の高周波電圧を印
加した。

次に、長さ５００ｍ、厚さ０．０５ｍｍのポリパラバン
酸フィルム（フィルム３）と、銅（蒸着源１３）とを装
着し、Ａｒガスを導入して真空槽２内の真空度をＩ　Ｘ
　１０　’−’ｔｏｒｒとした後、蒸着源１３を加熱し
て蒸発粒子を発生させた。

次いで、フィルム３を搬送速度１０ｍ／分で搬送しなが
ら、周波数１３．５６ＭＨｚ、電力ＩＫｗの高周波電圧
に電圧１，５ＫＶの直流電圧を重畳させてクーリングキ
ャン１１に印加し、放電を発生させて厚さ１μｍのＣｕ
膜を形成した。

膜形成時にジュール熱の発生による薄膜およびフィルム
３の破損が発生する事がなく、また巻取りコア８のクラ
ッチが誤動作することもなく円滑にフィルムを巻き取る
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る薄膜形成方法で用いられる装置の
概略断面図である。 １・・・薄膜形成装置　　２・・・真空槽５・・・送り
出しコア ６・・・送り出し側ガイドローラ ７・・・タッチローラ　　８・・・巻取りコア９．１０
・・・巻取り側ガイドローラ １１・・・クーリングキャン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空槽内の一方側から送り出されるフィルムを支
   持手段により支持し、 上記支持手段に高周波電圧を印加して放電を生じさせて
   上記フィルムに放電処理を施すとともに、フィルム表面
   に真空槽内の蒸着源から発生した蒸発粒子を被着させて
   薄膜を形成させた後に、上記真空槽内の他方側にて、上
   記フィルムを真空槽と電気的に絶縁した状態で巻き取る
   ことを特徴とするフィルムへの薄膜形成方法。
2. （２）真空槽内で蒸着源を蒸発させて蒸発粒子を発生さ
   せる蒸発手段と、 上記真空槽内の一方側からフィルムを送り出す送出手段
   と、 上記送出手段から送り出されたフィルムの裏面を支持す
   る支持手段と、 上記支持手段に高周波電圧を印加し放電を生じさせて上
   記フィルムに放電処理を施すとともに、フィルム表面に
   上記蒸発粒子を被着させ薄膜を形成させる高周波電圧印
   加手段と、上記真空槽内の他方側にて、上記支持手段を
   介して送り出されるフィルムを、真空槽と電気的に絶縁
   した状態で巻き取る巻取り手段とを備えることを特徴と
   するフィルムへの薄膜形成装置。