JPH09170072A - 蒸発させようとする材料を収容するための、真空室に配置された坩堝を備えた真空被覆装置 - Google Patents

蒸発させようとする材料を収容するための、真空室に配置された坩堝を備えた真空被覆装置

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JPH09170072A
JPH09170072A JP8310891A JP31089196A JPH09170072A JP H09170072 A JPH09170072 A JP H09170072A JP 8310891 A JP8310891 A JP 8310891A JP 31089196 A JP31089196 A JP 31089196A JP H09170072 A JPH09170072 A JP H09170072A
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chamber
vacuum
chambers
roller
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Joachim Dr Szczyrbowski
シュチルボフスキー ヨアヒム
Goetz Teschner
テシュナー ゲッツ
Gerhard Steiniger
シュタイニガー ゲルハルト
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Leybold AG
Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート、特に包装シートに透明なバリヤ層
を、高速かつ高品質で被覆することを可能にし、しかも
寄生酸化層が析出されるにもかかわらず、使用時間を長
くし、高いプロセス安定性を可能にする。 【解決手段】 シートウェブ８を坩堝４の傍らで案内す
る被覆ローラ６の両側に、 それぞれ１つの室９，１０
が配置されており、該室には、中周波源１９に接続され
た各１つのマグネトロン陰極１１；１２が設けられてお
り、両室９，１０のそれぞれが、各通路１３，１４を介
して、被覆ローラ６と坩堝４との間に直接的に形成され
た区域２０に接続されており、該通路１３，１４の上方
に隔壁１５，１６が設けられており、該隔壁が、被覆室
１７を巻き取り室１８から隔離しており、両室９，１０
が、それぞれ圧力媒体導管２１，２２を介して、プロセ
スガスのための源２３，２４に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発させようとす
る材料、例えば金属、金属酸化物、またはこれらの混合
物を収容するための、真空室に配置された坩堝を備えた
真空被覆装置であって、材料を蒸発させる源と、蒸発さ
せようとする材料から所定の間隔を置いて保持された、
ローラを介して案内されるシートウェブのような基体と
が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２０
３６３２号明細書に基づき公知の真空被覆装置の場合、
蒸発させようとする材料が位置する容器と、容器内に位
置する材料を蒸発させるための蒸発装置とが設けられて
いる。被覆しようとする材料が、蒸発しようとする材料
から所定の間隔を置いて位置している。さらにこの真空
被覆装置にはマイクロ波発振器が設けられており、この
マイクロ波発振器は、蒸発させようとする材料と、被覆
しようとする材料との間の空間にマイクロ波を発振す
る。
【０００３】このような公知の装置は、プラスチックシ
ートにおける金属酸化物被覆の特性を改善することを可
能にする。
【０００４】薄い膜をスパッタリングにより被着するた
めの装置も公知である。この公知の装置の場合、異なる
材料の層の被着(Niederbringen)速度が調整可能である
（ＤＥ３９１２５７２）。これにより極端に薄い層パッ
ケージが得られる。このために、少なくとも２つの異な
る形式の、陰極側に設けられた対向電極が配置されてい
る。
【０００５】さらに、高周波陰極スパッタリングによっ
て金属合金を析出するための装置が公知である（ＤＥ３
５４１６２１）。この公知の装置の場合、交互に２つの
ターゲットが制御される。これらのターゲットは、異な
る含有率を備えた、析出しようとする金属合金の金属成
分を含有している。これを目的として、基体が基体担体
に配置されている。この基体担体はスパッタ動作中に回
転させられる。
【０００６】さらにＤＥ３８０２８５２に基づき公知
の、２つの電極と、スパッタしようとする少なくとも１
つの材料とを備えた、基体に被覆するための装置の場
合、被覆しようとする基体が両電極の間で空間的な間隔
を置いて配置され、ほぼ同一の振幅を有する低周波半波
として、交流半波が選択される。
【０００７】さらに、反応性雰囲気中で、特に非導電性
の層を導電性のターゲットから基体に被覆するための装
置が公知である（ＤＥ４２０４９９９）。この装置の電
流源は、排気可能な被覆室に配置された、磁石を閉鎖す
る陰極に接続されている。これらの陰極はターゲットと
電気的に協働する。さらに、電気的に互いに分離され、
かつスパッタ室からも分離された２つの陽極が配置され
ている。これらの陽極は、陰極と基体との間の１平面内
に設けられている。中周波発生器に接続された変換器の
二次コイルの両出口がそれぞれ１つの陰極に給電線路を
介して接続されている。第１および第２の給電線路は分
岐線路を介して互いに接続されている。これらの給電線
路には、振動回路、有利にはコイル体とコンデンサとが
接続されている。両給電線路のそれぞれは、大地に対す
る直流電位を調整する第１の電気的な素子を介して被覆
室に接続されており、対応する第２の電気的な素子を介
して各陽極に、またコンデンサが接続されたそれぞれ１
つの分岐線路を介して被覆室に接続されている。この場
合チョークコイルが、振動回路と第２の二次接続部とを
接続する、第１の給電線路の区分内に接続されている。
【０００８】さらに、イオンによって助成された真空被
覆のための、有利には、大きな面積の導電性の基体に電
気的に絶縁性の層を高速被覆し、かつ、電気的に絶縁性
の基体に導電性の層を高速被覆する方法が公知である
（ＤＥ４４１２９０６）。この場合、被覆源と基体との
間にプラズマが生ぜしめられ、このプラズマから、イオ
ンが基体の方向に加速させられる。導電性の基体に、ま
たは電気的に絶縁性の基体のすぐ後ろに配置された、被
覆面全体にわたって延びる電極に、プラズマに対して相
対的に負および正の電圧パルスが交互に印加される。負
のパルスの時間の長さは、絶縁性の層および／または絶
縁性の基体にわたって形成されたコンデンサの荷電時間
に適合され、正のパルスの時間の長さは、負のパルスの
時間の長さ以下に、有利には２倍〜１０倍だけ小さいよ
うに設定される。これらの正および負のパルスは互いに
直接的に隣接しており、基本電位に対してほぼ相対的に
同一の高さに調整される。パルスの高さは、基本電位に
対して相対的に±２０〜±２０００Ｖ、有利には、±５
０〜±５００Ｖであるように調整される。
【０００９】透明なプラスチックシートは強化されて、
食料品の包装のために使用される。この場合、一方では
ポリマプラスチックから成るシートが考えられる。この
ようなポリマプラスチックはフレキシブルではあるもの
の、香料、水または酸素を透過させるという欠点を有し
ている。このような物質の拡散を排除したい場合には、
一般的にはアルミニウムホイルまたはアルミニウムが蒸
着されたプラスチックシートが使用される。しかしなが
ら、このようなアルミニウムホイルまたはプラスチック
シートは、比較的廃棄しにくく、しかもマイクロ波や光
を透過させないという欠点を有している。工業国の多く
の家庭においては電子レンジが普及していることによ
り、包装材料のマイクロ波透過性は多くの場合重要であ
る。
【００１０】マイクロ波を透過させるようなプラスチッ
クシートの利点と、香料や水や酸素のための絶対的な遮
断を形成するアルミニウムホイルの利点とを１つにする
ために、ポリマシートに金属酸化物を被覆することが既
に公知である。この場合、酸化ケイ素が被覆材料として
特に大きな役割を有している。酸化ケイ素が被覆された
プラスチックシートは、積層構造と、酸素、水蒸気およ
び香料に対するバリヤ特性とに関しては、アルミニウム
ホイルまたはアルミニウムが被覆されたプラスチックシ
ートと同様の特性を有している。
【００１１】しかしながら、ＳｉＯｘのような金属酸化
物をプラスチックシートに被覆することは、汎用の被覆
技術とは著しく異なるプロセス技術を必要とする。それ
というのは、金属酸化物は金属とは異なり、固相から蒸
発されなければならないからである。
【００１２】ＳｉＯｘ層の製造は、蒸発炉または電子流
蒸発によって（T. Krug， K. Ruebsam著： Die neue
“glaeserne Lebensmittelverpackung” in “neue Ver
packung”, Huethig-Vertrag, 1991年 参照）、ＳｉＯ
を蒸発させることにより行われる。ＳｉＯｘ層の利点
は、容易に曲げ可能であることである。さらにＳｉＯｘ
は、化学的に不活性であり、かつ水に対して耐腐食性で
あることである。ＳｉＯはＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３またはＳ
ｉＯ２と同様に電子噴流によって蒸発させられる。それ
というのはＳｉＯは比較的高い蒸気圧を有しているから
である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、シー
ト、特に包装シートに透明なバリヤ層を、高速かつ高品
質で被覆することを可能にし、しかも寄生酸化層が析出
されるにもかかわらず、長い使用時間を有し、高いプロ
セス安定性を可能にするような装置を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、シートウェブを坩堝の傍らで案内
する被覆ローラの両側に、それぞれ１つの室が配置され
ており、該室には、中周波源に接続された各１つのマグ
ネトロン陰極が設けられており、両室のそれぞれが、各
通路を介して、被覆ローラと坩堝との間に直接的に形成
された区域に接続されており、該通路の上方に隔壁が設
けられており、該隔壁が、被覆室を巻き取り室から隔離
しており、両室が、それぞれ圧力媒体導管を介して、プ
ロセスガスのための源に接続されているようにした。
【００１５】
【発明の効果】本発明のように構成されていると、シー
トに透明なバリヤ層を、高速かつ高品質で被覆すること
ができる。しかも、本発明による装置は長い耐用寿命を
有し、高いプロセス安定性を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示した実施の
形態について説明する。
【００１７】本発明においては、種々様々な実施例が可
能である。これらのうち３つの実施例を図面に極めて概
略的に示した。これらの図面は真空被覆装置の一部を示
している。図１には、細長い坩堝４が内部に配置された
真空室３が示されている。この坩堝４の上方には被覆ロ
ーラ６が設けられている。この被覆ローラは被覆室１７
を上方に向かって仕切っている。このような被覆ローラ
６を介して連続的に、被覆しようとするシートウェブ８
が走行している。このシートウェブは供給側ロールから
繰り出され、巻き取りロールに巻き取られる。
【００１８】坩堝４の加熱のために抵抗加熱エレメント
が役立つ。蒸発させようとする線材状の材料の後装入
は、モータ駆動された供給側ロール２５から行われる。
被覆ローラ６の両側においては、ローラ５，７がシート
ウェブ８をこの被覆ローラ６に圧着させ、同時に、本来
の被覆室１７を巻き取り室１８から隔離する隔壁１５，
１６に対して良好にシールするために役立つ。被覆ロー
ラ６の両側には、さらに室９，１０が設けられている。
これらの室にはスパッタ陰極１１，１２が配置されてい
る。これらのスパッタ陰極はそれぞれ給電線路２６，２
７を介して中周波供給装置１９に接続されている。室
９，１０はそれぞれ供給導管２１，２２を介して、プラ
ズマ源２３，２４に接続されていて、さらに通路１３，
１４を介して、被覆ローラ６のすぐ下方に位置しかつ蒸
発源もしくは坩堝４の上方に位置する区域２０に接続さ
れている。
【００１９】スパッタ陰極１１，１２はマグネトロンと
して形成されていて、これらのスパッタ陰極の最大長さ
は、冷却ローラとして形成されたローラ（５，６，７）
の長さ以上である。これらのスパッタ陰極の長手方向の
軸線はローラの軸線に対して平行に延びている。両スパ
ッタ陰極１１，１２のターゲット２８，２９はそれぞれ
隔壁１５；１６に向けられている。
【００２０】図２に示した実施例は、図１に示したもの
とは異なり、被覆ローラ６に２つのローラは当て付けら
れていない。つまりこれらのローラが巻き取り室１８に
対する被覆室１７のシールのために役立つのではなく、
隔壁３１，３２が、被覆ローラ６に極めて密に当て付け
られた線材ストリップ３３，３４を備えている。さらに
第１の室９は、被覆ローラ６の、本来の被覆窓（Beschi
chtungsfenster)３６を形成しかつ坩堝４に向いた区分
の極めて近くで開口する通路またはギャップ３５を介し
て、前記区域２０に接続されている。スパッタ陰極１２
のための第２の室１０も、ギャップまたは通路３７を介
して、前記区域２０に接続されている。しかしながらこ
の通路３７は、被覆ローラ６の他方の側に配置されてい
る通路よりも長く寸法設定されている。
【００２１】図３に示した実施例の場合、被覆ローラ６
の両側に設けられた両室９，１０が開口３８，３９を介
して直接的に真空室に接続されている。隔壁４０，４１
に対する被覆ローラ６のシールは、専ら、シートウェブ
８と被覆ローラ６に適合された、隔壁４０，４１のサイ
ド区分との間の狭幅のギャップを介して行われる。
【００２２】図１に示したようにギャップまたは通路１
３，１４が配置されて、ローラ遮蔽部と冷却ローラ、つ
まり被覆ローラ６との間にギャップが設けられている
と、プラズマが、被覆ローラに巻き掛けられたシートウ
ェブ８に沿って広がる。構造上、図１に示したものとは
別の区分けを行うことにより、巻き掛け角を図１に示し
た１８０°に比べて若干大きくすることができる。最大
２７０°までの巻き掛け角であれば問題ない。図２に示
した実施例においては、短い前処理だけしか望ましくな
い。それゆえ繰り出し側の通路３５が短くされている。
図３から明らかなように、弱いイオン作用だけを被覆区
域においてのみ得るために、開口３８，３９が被覆ロー
ラ６の外側に設けられていてもよい。マグネトロンとし
て形成された両スパッタ陰極１１，１２は交流電圧源と
して形成された中周波供給装置１９に接続されている。
この交流電圧は例えば４０ｋＨｚであってよい。しかし
ながらこの方法は一層低い周波数でも作業する。
【００２３】両スパッタ陰極１１，１２はターゲットを
支持している。このターゲットのスパッタされた粒子は
図２の場合には、シートウェブ８に達しないようにされ
ている。しかしながら、例えば層の第１の層部のため
に、蒸着された層に比べてスパッタリングにより得られ
た層のより良好な付着強度を活用しようとする場合、一
方のまたは両方のターゲット２８，２９を被覆ローラ６
の方向に方向付けして、マグネトロンがシートウェブ８
に向かってスパッタするようにすることも可能である。
【００２４】反応性ガス（Ｏ２、Ｎ２、有機化合物…）
によるガス供給は、個々の室９，１０のために別個に行
われる。これにより、各プロセスのための最適な条件を
調整することができ、異なる室に同一のまたは異なるガ
スもしくは混合物を供給することができる。
【００２５】交流電圧なしに運転されるマグネトロンの
装置に比べて、層成長時にインテンシブな衝撃(Borbard
ement)を可能にするような高いプラズマ密度が達成され
るという利点が得られる。ＤＥ４４１２９０６に基づき
公知の手段に比べて、両スパッタ陰極１１，１２が真空
室の別個の部分に取り付けられており、寄生的に成長し
た層によって覆われることはないという利点が得られ
る。この配置により、プラズマベルトは必然的に被覆ロ
ーラの大きな巻き掛け角にわたって巻き掛けられること
になる。これにより、公知の手段よりも著しく長めの、
かつインテンシブなプラズマコンタクトが達成される。
このプラズマコンタクトは所望の層構造にとって重要で
ある。プラズマの作用区域の長さは規定されていない。
構造的な形状付与により、作用区域の長さを被覆区域と
は無関係に、例えば前処理なしに、または短い前処理が
行われるように規定することができる。さらに、室を隔
離することにより、場合によっては付加的な真空ポンプ
使用下で、かつ、反応性ガスのためのガス流入部の制御
下で、蒸発器もマグネトロンも、その都度の最適な圧力
範囲内で作動させることができる。これにより、蒸着プ
ロセスとは無関係に反応性ガスからのラジカル発生を制
御することができる。電子蒸着源を使用すると、非導電
性の層またはシートが著しく荷電されるという問題が生
じ、このことは、巻き取り時に諸問題をもたらす。プラ
ズマは準中性なので、シートが巻き取り方向に位置する
マグネトロン部分を通過したときに、荷電粒子がプラズ
マからシートに引き付けられ、ひいては、荷電が減じら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空被覆装置の第１の実施例を示
す図である。
【図２】本発明による真空被覆装置の第２の実施例を示
す図である。
【図３】本発明による真空被覆装置の第２の実施例を示
す図である。
【符号の説明】
３ 真空室、 ４ 坩堝、 ５ ローラ、 ６ 被覆ロ
ーラ、 ７ ローラ、８ シートウェブ、 ９，１０
室、 １１，１２ スパッタ陰極、 １３，１４ 通
路、 １５，１６ 隔壁、 １７ 被覆室、 １８ 巻
き取り室、 １９ 中周波供給装置、 ２０ 区域、
２１，２２ 供給導管、 ２３，２４プラズマ源、 ２
５ 供給側ロール、 ２６，２７ 給電線路、 ２８，
２９ターゲット、 ３０ プロセスガス源、 ３１，３
２ 隔壁、 ３３，３４ 線材ストリップ、 ３５ 通
路、 ３６ 被覆窓、 ３７ 通路（ギャップ）、３
８，３９ 開口、 ４０，４１ 隔壁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨアヒム シュチルボフスキー ドイツ連邦共和国 ゴルトバッハ リング オーフェンシュトラーセ ５ (72)発明者 ゲッツ テシュナー ドイツ連邦共和国 ハーナウ エンゲルハ ルトシュトラーセ 38 デー (72)発明者 ゲルハルト シュタイニガー ドイツ連邦共和国 ロネブルク フェルト シュトラーセ８

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸発させようとする材料を収容するため
    の、真空室（３）に配置された坩堝（４）を備えた真空
    被覆装置であって、材料を蒸発させる源と、蒸発させよ
    うとする材料から所定の間隔を置いて保持された、ロー
    ラ（５，６，７）を介して案内されるシートウェブ
    （８）のような基体とが設けられている形式のものにお
    いて、 シートウェブ（８）を坩堝（４）の傍らで案内する被覆
    ローラ（６）の両側に、それぞれ１つの室（９，１０）
    が配置されており、該室には、中周波源（１９）に接続
    された各１つのマグネトロン陰極（１１；１２）が設け
    られており、両室（９，１０）のそれぞれが、各通路
    （１３，１４）を介して、被覆ローラ（６）と坩堝
    （４）との間に直接的に形成された区域（２０）に接続
    されており、該通路（１３，１４）の上方に隔壁（１
    ５，１６）が設けられており、該隔壁が、被覆室（１
    ７）を巻き取り室（１８）から隔離しており、両室
    （９，１０）が、それぞれ圧力媒体導管（２１，２２）
    を介して、プロセスガスのための源（２３，２４）に接
    続されていることを特徴とする、蒸発させようとする材
    料を収容するための、真空室に配置された坩堝を備えた
    真空被覆装置。
  2. 【請求項２】 被覆ローラ（６）の両側に形成された両
    室（９，１０）内で配置された陰極（１１，１２）のタ
    ーゲット（２８，２９）が、隔壁（１５，１６；３１，
    ３２；４０，４１）に向けられている、請求項１記載の
    真空被覆装置。
  3. 【請求項３】 被覆ローラ（６）の両側に、別のローラ
    （５，７）が、真空室を２つの室（１７，１８）に分離
    する隔壁（１５，１６）に回転可能に支承されており、
    これらのローラ（５，７）の回転軸線が被覆ローラ
    （６）の回転軸線に対して平行に向けられており、これ
    らのローラ（５，７）が、シートウェブ（８）を被覆ロ
    ーラ（６）に圧着させ、かつ、室（９，１０）と被覆室
    （１７）とを接続する通路（１３，１４）を隔壁（１
    ５，１６）に対して、ひいては巻き取り室（１８）に対
    してシールしている、請求項１記載の真空被覆装置。
  4. 【請求項４】 被覆ローラ（６）の両側に形成された、
    スパッタ陰極（１１，１２）を収容する室（９，１０）
    と、蒸発源（４）を有する被覆室（１７）とを接続する
    通路（１３，１４；３５，３７）が、被覆ローラ（６）
    の円筒形の外周面と、該外周面に巻き掛けられたシート
    ウェブ（８）とによって少なくとも部分的に仕切られて
    いる、請求項１記載の真空被覆装置。
  5. 【請求項５】 被覆ローラ（６）が冷却媒体によって貫
    流されている、請求項１から４までのいずれか１項記載
    の真空被覆装置。
  6. 【請求項６】 真空被覆装置において、被覆ローラ
    （６）の両側に配置された、マグネトロン（１１，１
    ２）を取り囲む室（９，１０）が、通路（３８，３９）
    を介して被覆室（１７）に接続されており、これらの通
    路が、室（９，１０）と被覆室との間の隔壁に設けられ
    ていることを特徴とする、真空被覆装置。
JP8310891A 1995-11-24 1996-11-21 蒸発させようとする材料を収容するための、真空室に配置された坩堝を備えた真空被覆装置 Pending JPH09170072A (ja)

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