KR20090020617A

KR20090020617A - 권취식 진공증착장치

Info

Publication number: KR20090020617A
Application number: KR1020087030579A
Authority: KR
Inventors: 노부히로 하야시; 타카요시 히로노; 이사오 타다; 아츠시 나카츠카; 켄지 코마츠
Original assignee: 가부시키가이샤 알박
Priority date: 2006-06-23
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2009-02-26
Also published as: TW200808987A; TWI351440B; WO2007148539A1; CN101484608A; US20100006030A1; JP4850905B2; JPWO2007148539A1; EP2037001A4; KR101027495B1; EP2037001A1; CN101484608B; EP2037001B1

Abstract

생산성을 저하시키지 않고, 필름상에의 열부하영역의 발생을 억제할 수 있는 권취식 진공증착장치를 제공한다.

본 발명에 관련되는 권취식 진공증착장치(10)는 권출 롤러(13)와, 권출 롤러(13)에서 뽑아 보내진 필름(12)을 감는 권취 롤러(15)와, 권출 롤러(13)와 권취 롤러(15) 사이에 배치되고 필름(12)과 밀착하여 해당 필름을 냉각하는 냉각용 롤러(14)와, 냉각용 롤러(14)에 대향 배치되고 필름(12)에 밀착재료를 증착시키는 증발원(16)과, 권출 롤러(13)와 증발원(16) 사이에 배치되어 주행하는 필름(12)에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사기(21)를 구비하고, 전자빔 조사기(21)는 통전가열에 의해 전자를 방출하는 필라멘트(31)와, 이 필라멘트(31)에 직류전류를 공급하는 직류발생수단을 가진다.

증착, 증착장치, 진공증착장치

Description

권취식 진공증착장치{TAKE UP TYPE VACUUM VAPOR DEPOSITION DEVICE}

본 발명은 감압 분위기 내에서 절연성 필름을 연속적으로 뽑아내고, 필름을 냉각용 롤러에 밀착시켜 냉각하면서, 해당 필름에 증착물질을 증착하는 권취하는 방식의 권취식 진공증착장치에 관한 것이다.

종래로부터, 권출 롤러에서 연속적으로 뽑아내진 길이가 긴 필름에 대해서 증발원으로부터의 증발물질을 증착시키고, 증착 후의 필름을 권취 롤러로 권취하는 방식의 권취식 진공증착장치가 널리 이용되고 있다(예를 들면 하기 특허문헌 1 참조). 이런 종류의 진공증착장치에 있어서는, 증착시에 있어 필름의 열변형을 방지하기 위해서, 필름을 냉각용 캔 롤러 원주면에 밀착시켜 냉각하면서 성막(막 형성)처리를 실시하도록 하고 있다. 따라서, 냉각용 캔 롤러에 대한 필름의 밀착작용을 얼마나 확보할지가 중요한 문제로 되고 있다.

종래 권취식 진공증착장치의 구성 일례를 도 6에 나타낸다. 필름(52)은 권출 롤러(도시생략)에서 가이드 롤러(53), 냉각용 캔 롤러(54) 및 가이드 롤러(55)를 통해 권취 롤러(도시생략)에 권취된다. 필름(52)은 캔 롤러(54)상에서 증발원(56)으로부터의 증발물질이 증착된다. 전자빔 조사기(51)는 권출 롤러와 증발원(56) 사이에 설치되고, 증착전 필름을 전자빔 조사에 의해 음(負)으로 대전시키 고, 접지전위에 접속한 캔 롤러(54)와의 사이의 정전력으로 필름(52)을 캔 롤러(54)에 밀착시킨다. 이에 의해, 냉각 부족에 의한 필름(52)의 열변형 방지를 꾀하도록 하고 있다.

도 7은 전자빔 조사기(51)의 구성을 나타내는 등가회로도이다. 전자빔 조사기(51)는 열전자를 방출하는 필라멘트(filament; 61)와 필라멘트(61)를 통전하는 가열전원(62)과, 전자빔의 인출전원(63)을 구비하고 있다. 가열전원(62)은 교류전원이며, 예를 들면 상용 주파수 전원으로 구성된다.

특허문헌 1: 일본국 특개 20005-146401호 공보

그렇지만, 상술한 종래의 권취식 진공증착장치에 있어서는 도 8의 A에 모식적으로 나타내듯이 필름(52)의 길이 방향에 따라 주기적으로 열부하영역(65)이 발생한다는 문제가 있었다. 열부하영역(65)은 열에 의한 필름의 주름이나 변형 등이 생기기 쉬운 영역이다. 필름(52)의 주행속도를 높게 하면 도 8의 B에 나타내듯이, 열부하영역(65)의 발생간격은 넓어진다. 반대로, 필름(52)의 주행속도를 극단적으로 낮게 하면, 열부하영역(65)은 발생하지 않게 된다. 그러나 필름의 주행속도를 낮게 하는 것은, 생산성의 저하를 초래하여 바람직하지 않다.

열부하영역(65) 발생은 필름(52)에 대한 전자빔 조사부족이 원인이다. 전자빔 조사량이 적으면 캔 롤러(54)의 밀착력이 약해져 냉각효과가 저하한다. 필름(52)의 주행속도는 일정하고, 열부하영역은 주기적으로 발생하고 있다. 따라서, 열부하영역(65)의 발생은 필름(52)에 대한 전자빔 조사량의 불균형이 원인이라고 생각된다.

본 발명은 상술의 문제에 감안해서, 생산성을 저하시키지 않고, 필름상에의 열부하영역의 발생을 억제할 수 있는 권취식 진공증착장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

이상의 과제를 해결함에 있어서, 본 발명자들은 예의검토한 결과, 필름의 여부하영역의 발생은 이하와 같이, 전자빔 조사기를 구성하는 필라멘트(filament)의 통전가열기구가 원인이라는 견해를 얻었다. 즉, 도 9의 A, B에 나타내듯이, 종래의 전자빈 조사기는 필라멘트(61)로 교류전류를 인가하여 전자빔을 발생시키고 있었다. 이때, 교류전류의 주파수에 대응하는 교번유도자장이 필라멘터(61) 주위에 발생해, 발생한 전자빔이 이 교번유도자장에 기인하는 전자력을 받아, 유도자장과 직교하는 방향으로 요동(搖動)된다. 그 결과, 도 10에 나타내듯이, 필름(52)에는 그 주행방향에 따라 주기적으로 전자빔 조사량이 부족한 영역이 나타나고, 이 영역이 열부하영역(65)으로서 필름(52)상에 발생한다.

그래서, 본 발명과 관련되는 권취식 진공증착장치는, 진공챔버와, 이 진공챔버 내부에 배치되고 절연성 필름을 연속적으로 계속 내보내는 권출 롤러와, 이 권출 롤러에서 뽑아 보내진 필름을 감는 권취 롤러와, 권출 롤러와 권취 롤러 사이에 배치되어 필름과 밀착하여 해당 필름을 냉각하는 냉각용 롤러와, 이 냉각용 롤러에 대향 배치되어 필름에 밀착재료를 증착시키는 증발원과, 권출 롤러와 증발원 사이에 배치되어 주행하는 필름에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사기를 구비한 권취식 진공증착장치에 있어서, 전자빔 조사기는 통전가열에 의해 전자를 방출하는 필라멘트와, 이 필라멘트로 직류전류를 공급하는 직류발생수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 전자빔 조사기를 구성하는 필라멘트의 통전가열을 직류적으로 실시하는 것에 의해, 필라멘트 주위에서의 교번유도자장에 의한 전자빔의 요동을 원리적으로 해소하고, 필름에 대한 전자빔의 균등한 조사작용을 얻도록 하고 있다. 이에 의해, 필름 전면에 걸쳐서 냉각용 롤러와의 밀착작용을 얻을 수 있어 생산성을 저하시키지 않고 냉각효과의 저하에 의한 열부하영역의 발생을 방지하는 것이 가능해진다.

상기 직류발생수단의 구체적인 구성예로서는 필라멘트의 가열전원을 직류전원으로 구성한다. 또, 가열전원을 교류전원으로 하고, 이에 정류소자를 포함한 직류화 회로를 삽입하는 것으로 필라멘트에 대하여 직류전류를 공급할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 권취식 진공증착장치의 개략구성도이다.

도 2는 필름에 대한 전자빔 조사공정을 설명하는 단면모식도이다.

도 3은 도 1에 도시한 권취식 진공증착장치에 이용되는 전자빔 조사기의 구성을 설명하는 등가회로도이다.

도 4는 도 3에 도시한 전자빔 조사기의 작용을 설명하는 모식도이다.

도 5는 도 3에 도시한 전자빔 조사기의 구성 변형예를 나타내는 도이다.

도 6은 종래의 권취식 진공증착장치의 요부 개략구성도이다.

도 7은 종래의 권취식 진공증착장치에 이용되는 전자빔 조사기의 구성을 설 명하는 등가회로도이다.

도 8은 종래기술의 문제점을 설명하는 도이며, 필림상에 열부하영역이 주기적으로 발생한 예를 나타내고 있다.

도 9는 전자빔 조사기를 구성하는 팔라멘트에 교류전류를 인가했을 때에 발생하는 전자빔의 요동모습을 설명하는 모식도이다.

도 10은 도 8에 도시한 열부하영역의 발생 메카니즘을 설명하는 모식도이다.

*부호의 설명*

10: 권취식 진공증착장치 11: 진공챔버

12: 필름 13: 권출 롤러

14: 캔 롤러(냉각용 롤러) 15: 권취 롤러

16: 증발원 18: 보조 롤러

21: 전자빔 조사기 22: 직류 바이어스 전원

23: 제전(除電) 유닛 31: 필라멘트(filament)

32: 직류전원 33: 인출전원

36: 정류소자 37, 39: 캐패시터

38: 다이오드 브릿지

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 권취식 진공증착장치(10)의 개략구성도이다. 본 실시형태의 권취식 진공증착장치(10)는 진공챔버(11)와, 필름(12)의 권출 롤러(13)와, 냉각용 캔 롤러(14)와, 권취 롤러(15)와, 증착물질의 증발원(16)을 구비하고 있다.

진공챔버(11)는 배관접속부(11a, 11c)를 통하여 도시하지 않는 진공펌프 등의 진공배기계에 접속되어 그 내부가 소정의 진공도로 감압 배기되어 있다. 진공챔버(11)의 내부공간은 칸막이판(11b)에 의해, 권출 롤러(13), 권취 롤러(15) 등이 배치되는 방(室)과 증발원(16)이 배치되는 방(室)으로 나누어지고 있다.

필름(12)은 소정 폭으로 재단된 긴 길이의 절연성 플라스틱 필름으로 되어, 본 실시형태에서는 OPP(연신 폴리프로필렌) 단층 필름이 이용되고 있다. 또, 이것 이외에도 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름, PPS(폴리페닐렌 설파이드) 필름 등의 플라스틱 필름이나 종이시트 등이 적용 가능하다.

필름(12)은 권출 롤러(13)에서 연속적으로 계속 내보내져 복수의 가이드 롤러(17), 캔 롤러(14), 보조 롤러(18) 및 복수의 가이드 롤러(19)를 통해 권취 롤러(15)에 감기게 되어 있다. 권출 롤러(13) 및 권취 롤러(15)에는 도시하지 않아도 각각 회전구동부가 설치되어 있다.

캔 롤러(14)는 통상(筒狀)으로 철 등의 금속제로 되어 내부에는 냉각매체 순환계 등의 냉각기구나, 캔 롤러(14)를 회전구동시키는 회전구동기구 등이 구비되어 있다. 캔 롤러(14) 주위에는 소정의 모퉁이에서 필름(12)이 감겨진다. 캔 롤러(14)에 감아 붙인 필름(12)은 그 외면측의 성막면이 증발원(16)으로부터의 증착물질로 성막됨과 동시에 캔 롤러(14)에 의해 냉각되게 되어 있다.

증발원(16)은 증착물질을 수용함과 함께 증착물질을 저항가열, 유도가열, 전 자빔 가열 등의 공지수법으로 가열 증발시키는 기구를 구비하고 있다. 이 증발원(16)은 캔 롤러(14) 아래쪽에 배치되어 증착물질의 증기를 대향하는 캔 롤러(14)위의 필름(12)상에 부착시켜 피막을 형성시킨다.

증착물질로서는, Al, Co, Cu, Ni, Ti 등의 금속원소 단일체 외에, Al-Zn, Cu-Zn, Fe-Co 등의 2종 이상의 금속 혹은 다원계합금이 적용되고, 증발원도 1개로 한정되지 않고 복수 설치되어도 좋다.

본 실시형태의 권취식 진공증착장치(10)는 더욱이 전자빔 조사기(21), 직류 바이아스 전원(22) 및 제전 유니트(23)를 구비하고 있다.

전자빔 조사기(21)는 주행하는 필름(12)에 전자빔을 조사하여 필름(12)을 음(負)으로 대전시키기 위한 것이며, 권출 롤러(13)와 증발원(16) 사이에 설치되어 있다. 도 2는 필름(12)에 대한 전자빔의 조사공정을 설명하는 단면모식도이다. 전자빔 조사기(21)는 캔 롤러(14) 원주면과의 대향 위치에 설치되어 캔 롤러(14)에 접촉한 필름(12)의 성막면에 필름 폭과 동등이상의 조사 폭으로 전자빔을 조사한다.

도 3은 전자빔 조사기(21)의 구성을 나타내는 등가회로도이다. 전자빔 조사기(21)는 열전자를 방출하는 필라멘트(31)와, 필라멘트(31)를 통전하는 가열전원(32)과, 전자빔의 인출전원(33)을 구비하고 있다. 가열전원(32)은 직류전원으로 되고, 이에 의해 필라멘트(31)에 대해서 직류전류를 공급하는 본 발명에 관한 「직류발생수단」을 구성하고 있다.

직류 바이어스 전원(22)은 캔 롤러(14)와 보조 롤러(18) 사이에 소정의 직류 전압을 인가한다. 캔 롤러(14)는 양극(正極)으로 접속되고, 보조 롤러(18)는 음극(負極)으로 접속되어 있다. 보조 롤러(18)는 금속제이고, 그 원주면이 필름(12)의 성막면에 회전접촉하는 위치에 설치되어 있다. 필림(12)에 형성된 금속막이 보조 롤러(18)에 접촉하면 금속막과 캔 롤러(14) 사이에 끼워지는 필름(12)이 분극하여 필름(12)과 캔 롤러(14) 사이에 정전적인 흡착력이 생긴다. 이에 의해, 필름(12)과 캔 롤러(14)의 밀착이 꾀해지게 된다.

그리고 제전 유닛(23)은 냉각용 캔 롤러(14)와 권취 롤러(15) 사이에 배치되어 전자빔 조사기(21)로부터의 전자조사에 의해 대전한 필림(12)을 제전하는 기능을 가진다. 제전 유닛(23)의 구성예로서 본 실시형태에 있어서는 플라스마 중에 필름(12)을 통과시키고 본베이드 처리에 의해 필름(12)을 제전하는 기구가 채용되고 있다.

다음으로 이상과 같이 구성되는 본 실시형태의 권취식 진공증착장치(10)의 동작에 대해 설명한다.

소정의 진공도로 감압된 진공챔버(11) 내부에 있어서, 권출 롤러(13)로부터 연속적으로 뽑아 보내진 필름(12)은, 전자빔 조사공정과, 증착공정과, 제전공정을 경과해 권취 롤러(15)에 연속적으로 감긴다.

권출 롤러(13)로부터 뽑아 보내진 필름(12)은 캔 롤러(14)에 감겨진다. 필름(12)은 캔 롤러(14)와의 접촉개시위치 근방에 있어서, 전자빔 조사기(21)에 의해 전자빔이 조사되어 전위적으로 음으로 대전된다. 이때, 필름(12)이 캔 롤러(14)와 접촉한 위치에서 전자빔을 조사하도록 하고 있으므로, 필름(12)을 효율좋게 캔 롤 러(14)로 밀착시켜 냉각할 수 있다.

여기서, 본 실시형의에 의하면, 전자빔 조사기(21)를 구성하는 필라멘트(31)의 통전가열을 직류적으로 실시하도록 하고 있으므로, 필라멘트의 통전을 교류적으로 실시하는 종래방식에서 문제가 되었던 필라멘트 주위에서의 교번유도자장에 의한 전자빔의 요동을 원리적으로 해소할 수가 있어, 도 4에 모식적으로 나타내듯이 필름(12)에 대한 전자빔의 균등한 조사작용을 얻을 수 있다. 이에 의해, 필름 전면에 걸쳐서 캔 롤러(14)와의 밀착작용을 얻을 수 있어 생산성을 저하시키는 일없이 냉각효과의 저하에 의한 열부하영역의 발생을 방지할 수 있다.

전자빔의 조사를 받아 음으로 대전한 필름(12)은 직류 바이어스 전원(22)에 의해 정전위로 바이어스 되어 있는 캔 롤러(14)에 대해서 정전인력에 의해 밀착된다. 그리고 증발원(16)에서 증발한 증착물질이 필름(12)의 성막면에 퇴적하는 것에 의해 금속막이 성막된다.

필름(12)에 성막된 금속막은 보조 롤러(18)를 통해 직류 바이어스 전원(22)의 부전위가 인가된다. 금속막은 필림(12)의 길이 방향으로 연속해 형성되고 있으므로, 금속막의 증착 후, 캔 롤러(14)에 감겨진 필름(12)에 있어서, 금속막측의 한쪽 표면에 있어서는 양(正)으로, 캔 롤러(14)측의 다른 쪽 표면에 있어서는 음(負)으로 각각 분극하고, 필름(12)과 캔 롤러(14) 사이에 정전적인 흡착력을 일으키게 한다. 그 결과 필름(12)과 캔 롤러(14)가 서로 밀착된다.

이상과 같이, 본 실시형태에 있어서는 금속막 증착 전은 전자빔의 조사에 의해 필름(12)을 대전시켜 캔 롤러(14)에 밀착시키고, 금속막 증착 후는 해당 금속막 과 캔 롤러(14) 사이에 인가한 바이어스 전압에 의해 필름(12)을 캔 롤러(14)에 밀착시키도록 하고 있으므로, 금속막 증착 전에 필름(12)에 대전시킨 전하(전자)의 일부가 그 후의 금속막 증착공정에서 해당 금속막으로 방출되어 소실하여도 보조 롤로(18)로부터 금속막으로의 음전위 인가(전자공급)에 의해 당해 소실한 전하의 일부 또는 전부를 보상하는 것이 가능해진다.

따라서, 본 실시형태에 의하면 증착공정 후에 있어서도 필름(12)과 캔 롤러(14) 사이의 밀착력 저하가 억제되어 증착공정 전후에 걸쳐서 필름(12)이 안정된 냉각작용이 확보되게 된다. 이에 의해, 금속막 증착시에 있어 필름(12)의 열변형을 방지할 수 있음과 동시에, 필름(12)의 고속주행화, 성막운전속도의 고속화를 가능하게 하여 생산성 향상을 꾀할 수 있게 된다.

이상과 같이 하여 금속막 증착을 행한 필름(12)은 제전 유닛(23)으로 제전된 후, 권취 롤러(15)에 감긴다. 이에 의해, 필름(12)이 안정된 권취동작이 확보됨과 동시에 대전에 의한 권취주름을 방지할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 물론, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 여러 가지의 변형이 가능하다.

예를 들면 이상의 실시형태에서는 전자빔 조사기(21)를 구성하는 필라멘트(31)에 대해 직류전류를 공급하는 직류발생수단으로서, 직류전원으로 되는 가열전원(32)을 이용했지만, 이에 대신해, 예를 들면 도 5의 A, B에 나타내듯이, 교류전원(35)과, 정류소자를 포함한 직류화 회로에 의해 상기 직류발생수단을 구성하여도 좋다.

도 5의 A에 도시한 직류화 회로는 열전자를 방출하는 필라멘트(31)와 교류전원(35) 사이에 정류소자(36)와 캐패시터(37)로 되는 직류화 회로를 삽입한 전자빔 조사기의 등가회로를 나타내고 있다. 정류소자(36)는 교류전원(35)으로부터의 교류전류를 직류에 변환(반파 정류)하고, 캐패시터(37)는 정류파형을 평활화하는 필터로서 기능한다.

또, 도 5의 B에 도시한 직류화 회로는 열전자를 방출하는 필라멘트(31)와 교류전원(35) 사이에 다이오드 브릿지(38)와 캐패시터(39)로 되는 직류화 회로를 삽입한 전자빔 조사기의 등가회로를 나타내고 있다. 다이오드 브릿지(38)는 교류전원(35)으로부터의 교류전류를 직류로 변환(전파 정류)하고, 캐패시터(39)는 정류파형을 평활화하는 필터로서 기능한다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 권취식 진공증착장치에 의하면 생산성을 저하시키지 않고 필름 전면에 걸쳐서 냉각용 롤러와의 밀착작용을 얻을 수 있어 냉각효과의 저하에 의한 열부하영역의 발생을 방지할 수 있다.

Claims

진공챔버와, 이 진공챔버 내부에 배치되고 절연성 필름을 연속적으로 내보내는 권출 롤러와, 이 권출 롤러로부터 뽑아 보내진 필름을 감는 권취 롤러와, 상기 권출 롤러와 상기 권취 롤러 사이에 배치되고 상기 필름과 밀착하여 해당 필름을 냉각하는 냉각용 롤러와, 상기 냉각용 롤러에 대향 배치되고 상기 필름에 장착재료를 증착시키는 증발원과, 상기 권출 롤러와 상기 증발원 사이에 배치되어 주행하는 상기 필름에 전자빔을 조사하는 전자빔 조사기를 구비한 권취식 진공증착장치에 있어서,

상기 전자빔 조사기는 통전가열에 의해 전자를 방출하는 필라멘트와, 상기 필라멘트에 직류전류를 공급하는 직류발생수단을 가지는

것을 특징으로 하는 권취식 진공증착장치.
제1항에 있어서, 상기 직류발생수단은 직류전원인 것을 특징으로 하는 권취식 진공증착장치.
제1항에 있어서, 상기 직류발생수단은 교류전원과, 정류소자를 포함하는 직류화 회로로 되는 것을 특징으로 하는 권취식 진공증착장치.