JPH0621349B2 - 高速移動フイルムの連続的イオンプレ−テイング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、高速移動フィルムの連続的イオンプレーテ
ィング装置に関するものである。さらに詳しくは、この
発明は、圧力勾配型の放電プラズマを用いたイオンプレ
ーティング装置に関するものである。

（従来の技術とその課題） プラスチック、金属等のフィルムの表面に、金属、無機
物、カーボン、あるいは有機ポリマーなどの薄膜（蒸着
膜）を形成したものは、導電性フィルム、絶縁膜、表示
素子、光学フィルム、電子デバイス、装飾などの多様な
用途分野への応用が期待されているもので、すでに実用
化されているものも少くない。

このような薄膜を形成するための方法、装置としては、
真空蒸着装置内に置いた蒸発源からの蒸発粒子をグロー
放電によってイオン化して行なうものが知られている。
いわゆるイオンプレーティングと呼ばれている技術であ
る。

イオンプレーティングについては、ホロカソード型のも
のと、高周波励起型のものとがあることも知られてい
る。

しかしながら、これらのイオンプレーティング法は薄膜
形成技術としては優れたものではあるが、広幅で、かつ
長尺のフィルム表面に薄膜を形成するための技術、装置
としては、依然として多くの問題が未解決の現状にあ
る。

すなわち、広幅で、かつ長尺のフィルム表面に薄膜を形
成するにあたっては、幅方向および長さ方向のいずれに
おいても、品質が均一で、密着性に優れた薄膜を、フィ
ルムを連続的に移動させながら効率的に製造することが
必要になる。

しかしながら、ホロカソードの場合にはカソード部等の
装置の汚れ、損傷が避けられず、熱的安定性に欠け、基
板フィルムの発熱が避けられないという問題がある。こ
のため優れた品質の薄膜を、連続して移動するフィルム
表面に均質に、かつ効率的に得ることは困難であった。

また、高周波励起型のイオンプレーティングの場合に
は、優れた品質の薄膜を安定して得るためには極めて有
効であるものの、長尺フィルムなどの場合に、その薄膜
を効率的に製造するための生産性の点で充分でなかっ
た。

この発明は、以上の通りの従来技術の問題点を解消し、
長尺のフィルムの表面に連続的に、かつ効率的に蒸着薄
膜を形成するための新しいタイプの装置を提供すること
を目的としている。さらに詳しくは、この発明は、高速
で移動するフィルム表面に、連続的に薄膜を形成するた
めのイオンプレーティング装置を提供するものである。

（課題を解決するための手段） この発明の装置は、上記の課題を解決するものとして、
圧力勾配型のプラズマ放電を設い、しかも、フィルムを
高速で移動させるための巻き取り装置を用いて連続的に
薄膜を形成するものであることを特徴としている。

すなわち、まず、圧力勾配型のプラズマ放電は、陰極と
陽極との間に中間電極を介在させ、陰極領域を１Torr前
後に、そして陽極領域を１０^-3Torr程度に保って放電を
行なうものであって、この放電方式をイオンプレーティ
ングに用いることはすでに提案されてもいる（たとえ
ば、「真空」第２７巻、第２号、６４頁、（１９８４
年））。

このイオンプレーティングの装置は、ハースに対して横
方向に設置されたプラズマ源からのプラズマ流を水平方
向に射出させ、上向きに置いたハース（陽極）の真上で
直角に曲げてハース上にプラズマ流を収束させ、蒸発物
質をイオン蒸気化して、被処理物表面にドライコーティ
ングを行なうものである。

この装置と方法による場合には、プラズマガンが汚れな
い、反応速度が大きい、プラズマが安定化する、薄膜が
均質になる、などの利点がある。

しかしながら、このような圧力勾配型放電によるイオン
プレーティングについては、実用技術、実用装置として
の検討はいまだ不十分であり、特に移動過程にある物
品、あるいはフィルム状物へのドライコーティングに適
した装置やその装置の操作諸条件の選択については何ら
知られていない。そして、これらの対象に適用すること
さえ、全く予期されていなかった。

この発明は、はじめて、これらのことを具体的に実現し
たものである。

次にこの発明の装置について、その概略を図面を参照し
て説明する。

第１図および第２図はこの発明の装置の一例を示したも
のである。図中の（１）は真空室で、ベルジャ（２）に
よって気密に保たれている。真空室は真空ポンプによっ
て排気する。ベルジャ（２）には、真空排気口ととも
に、反応ガス、導入口を設ける。また、ベルジャ（２）
の内部には、薄膜形成のための単一または複数の原料蒸
発物質のハース（３）、単一または複数の圧力勾配型プ
ラズマガン（４）、フィルム送り出しロール（５）、フ
ィルム巻き取りロール（６）を設ける。さらに適宜、必
要により、ガイドロール（７）、冷却手段（８）を設け
る。なお、第１図および第２図は、ボックス型のベルジ
ャの断面を示しているが、ベルジャの形状、構造がこれ
に限定されることはない。

なお、プラズマガン（４）の射出口部には、プラズマの
安定制御のために電磁石を配置してもよい。

ロール部については、これを回転駆動させ、冷却手段を
設ける場合には、水冷、空冷等とすることができる。ま
た、蒸発源材料の種類や生産効率等を考慮して、ハース
部には抵抗加熱、電子ビーム加熱、高周波加熱等の強制
加熱手段を適宜に用いることができる。

ロール部、またはロール部と冷却手段、あるいはハース
部を、ベルジャ側壁を開閉できるようにして、ベルジャ
に対して横方向から出し入れ自在としてもよい。

もちろん、この発明は、このような装置に限定されるも
のではない。

たとえば、ロール部は必ずしもベルジャ内部に設ける必
要はない。ベルジャ側壁にスリットを形成して、フィル
ムを出し入れし、薄膜形成部に連設してプラズマ・ボン
バード処理等の前処理部、あるいは後処理部のフィルム
移動手段を用いることもできる。

また、薄膜形成表面と反対側のフィルムの上面部には負
電圧を印加する手段を設けることもできる。

たとえば以上例示したような高速移動フィルムの連続的
イオンプレーティング装置については、目的とする薄膜
蒸着フィルムの用途に応じて操作諸条件を適宜に選択す
ることができる。

たとえば、高速で移動するフィルムについては、ポリエ
ステル、ポリサンフォン、ポリアミド、ポリイミドある
いは金属、セラミックス、それらの複合フィルムなどの
耐熱性フィルムの任意のものが使用できる。このフィル
ムの移動速度についても、たとえば６ｍ／分〜３０ｍ／
分、より好ましくは１０ｍ／分〜３０ｍ／分の広い範囲
とすることができる。

薄膜形成物質についても、格別の限定はない。金属、無
機物、有機物のうちから適宜に選択できる。

反応の圧力は１×１０^-5〜１０^-1Torr程度の広い範囲
で、かつ、アルゴン、ヘリウム、水素などのガスと、酸
素、窒素、有機モノマーなどの反応性ガスを用いること
ができる。

放電の電圧は、たとえば、５０〜１５０Ｖとし、電流は
蒸発物質によって適宜に選択する。

本発明の装置によって、多様な機能を付加した１００〜
１５００mm幅程度のフィルムを、たとえば、６ｍ／分〜
３０ｍ／分という高速度で連続的に製造することが可能
となる。このような優れた効果は、これまでの公知の技
術からはまったく予期しえなかったことである。

実施例１ 水冷方式ロール部を使用した第２図の装置を用い、厚み
１２５μｍ、幅１０００mmのＰＥＴフィルムに、５％Ｓ
_ｎＯ_２含有のＩＴＯを蒸発源として薄膜形成した。

この際に、フィルムの進行方向に対して並列配置した２
台のプラズマガンと、これに対応する２基のハースとに
よって薄膜形成した。また、蒸着は複数回行った。

その条件と結果を示したものが表１および表２である。

この結果から明らかなように、この発明の装置によっ
て、極めて高効率で、優れた光透過性の、低抵抗透明導
電性フィルムが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、各々、この発明の装置の一例を
概略的に例示した断面構成図である。図中の番号は次の
ものを示している。 １……真空室、 ２……ベルジャ、 ３……ハース、 ４……プラズマガン、 ５……送り出しロール、 ６……巻き取りロール、 ７……ガイドロール、 ８……冷却手段、 ９……プラズマ流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空室と；排気系と；ガス導入系と；薄膜
   形成材料の蒸発源と；必要により設ける蒸発源の強制蒸
   発手段と；圧力勾配型のプラズマガンと；フィルム送り
   出し手段およびフィルム巻き取り手段と；必要により設
   けるガイド手段およびフィルム冷却手段とからなり、前
   記の圧力勾配型プラズマガンから射出されたプラズマ流
   が前記蒸発源に収束して蒸発源物質の蒸発およびイオン
   化を行ない、生成イオン化粒子によって、高速で移動す
   るフィルム表面に薄膜を形成する高速移動フィルムの連
   続的イオンプレーティング装置。