WO2006088024A1 - 巻取式真空成膜装置 - Google Patents

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Nobuhiro Hayashi
Shin Yokoi
Isao Tada
Atsushi Nakatsuka
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Ulvac, Inc.
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    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates

Definitions

  • the present invention relates to a take-off vacuum forming method in which an insulating film is continuously drawn out in a reduced-pressure atmosphere, and a metal film is deposited and wound on the film while the film is closely attached to a cooling roller and cooled.
  • the present invention relates to a membrane device.
  • the feed roller force is continuously wound around a cooling can roller while a continuous raw material film is wound around the cooling can roller.
  • a vacuum-type vacuum vapor deposition apparatus in which vapor deposition is performed and a raw material film after vapor deposition is wound up by a roll-off roller is known as disclosed in, for example, Patent Document 1 below.
  • Patent Document 2 described below discloses a configuration for enhancing the adhesion between the raw material film and the cooling can roller.
  • FIG. 8 shows a schematic configuration of a trapping type (plasma CVD) film forming apparatus described in Patent Document 2 below.
  • a vacuum chamber 1 maintained in a reduced-pressure atmosphere has a sheet roller 3 for a film 2 with a metal film, a cooling can roller 4 and a scraping roller 5.
  • the reaction gas supply source 6 is disposed below the can roller 4.
  • the metal film-attached film 2 is formed by forming a conductive primary thin film on an insulating film, and a reaction gas from the reaction gas supply source 6 reacts and forms on the conductive primary thin film. It has come to be a film.
  • the can roller 4 is formed by forming an insulating layer on the surface of a metal roll, and a predetermined negative potential is applied to the roll body.
  • an electron beam irradiator 7 is installed between the brewing roller 3 and the can roller 4, and the electron beam irradiator Between the roller 7 and the roller 4 is provided a guide roller 8 for connecting the conductive film on the metal film 2 to the ground potential.
  • the surface of the insulating film side of the metal film-coated film 2 is irradiated with an electron beam to charge the metal film-coated film 2, and the metal film-coated film 2 and the canned film 2 are brought into contact with the can roller 4 by the electric adsorption force generated between them. Make contact with the roller 4.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-118835
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-17440
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-301260
  • the method of applying charging and bias potential in the conventional trapping type (plasma CVD) film forming apparatus cannot be applied when forming a metal film on a raw material film exemplified by a plastic film.
  • the cooling effect of the raw material film is insufficient, causing thermal deformation such as wrinkles in the film, and the high speed of the raw material film traveling speed. I can't expect to improve productivity Become.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and can suppress thermal deformation of an insulating raw material film exemplified by a plastic film, and can improve productivity by forming a metal film at high speed. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a torsion-type vacuum film forming apparatus capable of enhancing the charge eliminating effect of the film.
  • the vacuum-type vacuum film forming apparatus of the present invention includes a charged particle irradiation unit that is disposed between the brewing unit and the film forming unit and that irradiates the raw material film with charged particles.
  • a DC voltage is applied between the cooling roller and the auxiliary roller, which is arranged between the cooling roller and the scraping part and contacts the film-forming surface of the raw film and guides the movement of the raw film.
  • the discharging means generates a DC bipolar discharge type plasma with one electrode grounded. Consists of sources.
  • the raw material film charged by the irradiation of charged particles is brought into close contact with the cooling roller to which a bias potential is applied by electrostatic attraction.
  • the charged particles charged in the film are neutralized by a neutralizing means disposed between the cooling roller and the scraping portion. Since this static elimination means is composed of a DC bipolar discharge type plasma generation source with one electrode grounded, it is possible to finely adjust the DC voltage with reference to the ground potential and to improve the static elimination effect. It becomes like this.
  • the cooling efficiency of the raw material film is increased. As a result, thermal deformation of the raw material film during film formation can be prevented, and the traveling speed of the raw material film can be increased to contribute to productivity improvement.
  • the neutralization effect of the raw material film can be enhanced to optimize the film scraping process or the product assembly process such as the manufactured film capacitor.
  • a high adhesion force can be secured between the raw material film and the cooling roller before and after the metal film is formed on the insulating raw material film.
  • the neutralization effect of the raw material film can be enhanced to optimize the film scraping process or product assembly process.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a trapping vacuum deposition apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a raw material film deposition surface, where A shows a state after the oil pattern 25 is formed, and B shows a state after the metal film 26 is deposited.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating an electron beam irradiation process for a raw material film 12
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating the adsorption action between the raw material film 12 and the can roller 14 after vapor deposition.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration example of the static elimination unit 23.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a main part of the internal configuration of the static elimination unit 23.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modified example of the configuration of the static elimination unit 23.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram of a conventional vacuum type vacuum film forming apparatus.
  • Electron beam irradiator (charged particle irradiation means)
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a trapping vacuum deposition apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the vacuum type vacuum deposition apparatus 10 of the present embodiment includes a vacuum chamber 11, a feed roller 13 for a raw material film 12, a cooling can roller 14, a scraping roller 15, a vapor deposition material evaporation source (the present invention). 16) .16).
  • the vacuum chamber 11 is connected to a vacuum exhaust system such as a vacuum pump (not shown) via the pipe connection portions 11a and 11c, and the inside thereof is evacuated to a predetermined degree of vacuum.
  • a vacuum exhaust system such as a vacuum pump (not shown) via the pipe connection portions 11a and 11c, and the inside thereof is evacuated to a predetermined degree of vacuum.
  • the internal space of the vacuum channel 11 is partitioned by a partition plate l ib into a chamber in which the brewing roller 13 and the wiping roller 15 are arranged and a chamber in which the evaporation source 16 is arranged.
  • the raw material film 12 is a long insulating plastic film cut to a predetermined width,
  • an OPP (stretched polypropylene) single layer film is used.
  • plastic films such as PET (polyethylene terephthalate) film and PPS (polyphenylene sulfite) film, paper sheets, etc. are applicable.
  • the raw material film 12 is unwound from the feed roller 13, and is wound around the take-up roller 15 via a plurality of guide rollers 17, a can roller 14, an auxiliary roller 18, and a plurality of guide rollers 19. Yes.
  • the unwinding roller 13 and the unwinding roller 15 correspond to the “unwinding portion” and the “removal portion” of the present invention, respectively, and each of them is provided with a rotation drive unit, not shown.
  • the can roller 14 is cylindrical and made of metal such as iron, and is provided with a cooling mechanism such as a cooling medium circulation system, a rotation driving mechanism for rotating the can roller 14, and the like.
  • the raw material film 12 is wound around the circumferential surface of the can roller 14 at a predetermined holding angle.
  • the raw material film 12 wound around the can roller 14 is cooled by the can roller 14 at the same time the film forming surface on the outer surface side is formed with the vapor deposition material from the evaporation source 16.
  • the evaporation source 16 is provided with a mechanism for containing a vapor deposition material and heating and evaporating the vapor deposition material by a known method such as resistance heating, induction heating, or electron beam heating.
  • the evaporation source 16 is disposed below the can roller 14 and deposits vapor of the vapor deposition material on the raw film 12 on the opposite can roller 14 to form a coating.
  • Deposition materials include A1, Zn, Cu as well as simple metal elements such as Al, Co, Cu, Ni, and Ti.
  • evaporation sources Two or more kinds of metals such as Zn and Fe Co or multi-component alloys are applied, and the number of evaporation sources is not limited to one, and a plurality of evaporation sources may be provided.
  • the trapezoidal vacuum deposition apparatus 10 of the present embodiment further includes a pattern forming unit 20, an electron beam irradiator 21, a DC bias power source 22, and a charge eliminating unit 23.
  • the pattern forming unit 20 forms a pattern for defining a vapor deposition region of the metal film on the film formation surface of the raw material film 12, and is disposed between the feeding roller 13 and the can roller 14. Yes.
  • FIG. 2 shows the film formation surface of the raw material film 12.
  • the pattern forming unit 20 includes, for example, a plurality of oil patterns 25 indicated by hatching in FIG. 2A along the longitudinal direction (running direction) on the film forming surface of the raw material film 12. It is configured to be applied over the rows. Accordingly, during film formation, a plurality of rows of metal films 26 having a shape in which a substantially rectangular metal pattern having a deposition material deposited on the openings 25a of the oil pattern 25 is connected at a predetermined pitch via the connecting portions 26a. Being filmed ( Figure 2B). Note that the form of the metal film 26 is not limited to the above.
  • the electron beam irradiator 21 corresponds to the “charged particle irradiation means” of the present invention, and irradiates the raw material film 12 with an electron beam as charged particles to negatively charge the raw material film 12.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the electron beam irradiation process on the raw material film 12.
  • the electron beam irradiator 21 is installed at a position facing the peripheral surface of the can roller 14 so that the electron beam is irradiated onto the film formation surface of the raw material film 12 in contact with the can roller 14. ing.
  • the electron beam irradiator 21 is configured so that the electron beam is irradiated while scanning in the width direction of the raw material film 12, whereby a local electron beam is formed. This makes it possible to avoid heating damage to the raw material film due to the irradiation of the material and to charge the raw material film 12 uniformly and efficiently.
  • the DC noise power source 22 corresponds to “voltage applying means” of the present invention that applies a predetermined DC voltage between the can roller 14 and the auxiliary roller 18.
  • the can roller 14 is connected to the positive electrode, and the auxiliary roller 18 is connected to the negative electrode.
  • the negatively charged raw material film 12 irradiated with the electron beam is electrically attracted to the peripheral surface of the can roller 14 by electrostatic attraction as shown in FIG. Become.
  • the direct current bias power source 22 may be either a fixed type or a variable type.
  • the auxiliary roller 18 is made of metal, and the peripheral surface thereof is provided at a position where it comes into contact with the film formation surface of the raw material film 12.
  • the auxiliary roller 18 is connected to the ground potential E1 (FIG. 1).
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the adsorption action between the raw material film 12 and the can roller 14 after vapor deposition.
  • the metal film 26 is formed in a pattern on the raw material film 12 by vapor deposition.
  • the raw material film 12 guided by the auxiliary roller 18 is complementary to the metal film 26 on the film formation surface (see FIG. 2B).
  • the raw material film 12 sandwiched between the metal film 26 and the can roller 14 is polarized, and an electrostatic adsorption force is generated between the raw material film 12 and the can roller 14.
  • close contact between the two can be achieved.
  • the static elimination unit 23 corresponds to the “static elimination means” of the present invention, and is disposed between the cooling can roller 14 and the scavenging roller 15, and charged by the electron irradiation from the electron beam irradiator 21.
  • the material film 12 has a function of removing electricity.
  • a mechanism is adopted in which the raw film 12 is passed through plasma and the raw film 12 is eliminated by ion bombardment.
  • FIG. 5 shows an example of the configuration of the static elimination unit 23, in which A is a cross-sectional view perpendicular to the film running direction, and B is a cross-sectional view parallel to the film running direction.
  • the static elimination unit 23 includes a metal frame 30 having slots 30a, 30a through which the raw material film 12 can pass, and two pairs of electrodes 31A, 31B, 32A, 3 facing each other with the raw material film 12 sandwiched in the frame 30. 2B and an introduction pipe 33 for introducing a process gas such as argon into the frame 30.
  • the frame 30 corresponds to the “plasma formation chamber” of the present invention.
  • One frame 30 is connected to the positive electrode of the DC power source 34! And connected to the ground potential E2.
  • each of the electrodes 31A, 31B, 32A, 32B is a shaft-like electrode member, and is connected to the negative electrode of the direct current power supply 34, respectively.
  • a plurality of magnet blocks 36 each consisting of a plurality of small pieces of annular permanent magnet 35 are arranged, and SN-NS-SN- They are mounted with their polarities reversed in the axial direction.
  • each magnet block 36 is composed of a plurality of small permanent magnet pieces 35 is to facilitate adjustment of the length between the magnetic poles of the magnet block 36.
  • each of these magnet blocks 36 can be formed of a single permanent magnet material.
  • the DC power source 34 is illustrated as a fixed power source, it may of course be a variable power source.
  • the static eliminator unit 23 of the present embodiment is a DC bipolar discharge type plasma that generates a plasma by applying a DC voltage between the frame 30 and the electrodes 31A, 31B, 32A, 32B.
  • the electric field components between the frame electrodes are A magnetic field converging (magnetron discharge) function in which the magnetic field components of the magnet block 36 are orthogonalized is added, and plasma is generated so as to be confined in the magnetic field around the electrode.
  • the plasma is preferably at a low pressure.
  • the raw material film 12 that is continuously drawn out from the squeezing roller 13 includes an oil pattern 25 forming step, an electron beam irradiation step, a vapor deposition step, and a charge removal After the process, the paper is continuously wound around the take-up roller 15.
  • the raw material film 12 is coated and formed by the pattern forming unit 20 on the film surface, for example, an oil pattern 25 having the form shown in FIG. 2A.
  • a pattern transfer method using a transfer roller that is in rolling contact with the raw material film 12 can be employed.
  • the raw material film 12 on which the oil pattern 25 is formed is wound around the can roller 14.
  • the source film 12 is irradiated with an electron beam by an electron beam irradiator 21 in the vicinity of a contact start position with the can roller 14 and is negatively charged in terms of potential.
  • the source film 12 is irradiated with the electron beam at a position where the source film 12 is in contact with the can roller 14, the source film 12 can be efficiently cooled.
  • the material film 12 can be charged uniformly and efficiently.
  • the negatively charged raw material film 12 that has been irradiated with the electron beam is brought into close contact with the can roller 14 that has been negatively charged by the DC bias power source 22 by electrostatic attraction (FIG. 3). Then, the vapor deposition material evaporated from the evaporation source 16 is deposited on the film formation surface of the raw material film 12, whereby the metal film 26 shown in FIG. 2B is formed.
  • the metal film 26 has a plurality of island-like forms connected in the longitudinal direction of the raw material film 12 via connecting portions 26a.
  • the negative potential of the DC bias power source 22 is applied to the metal film 26 formed on the raw material film 12 via the auxiliary roller 18.
  • the metal film 26 is formed in an island shape connected in the longitudinal direction of the raw material film 12, in the raw material film 12 wound around the can roller 14 after the deposition of the metal film 26, one of the metal film 26 side It is positively polarized on the surface and negatively polarized on the other surface on the side of the can roller 14, and as shown in FIG. 4, an electrostatic adsorption force between the raw film 12 and the can roller 14. Give rise to As a result, the raw material film 12 and the can roller 14 are in close contact with each other.
  • the raw material film 12 is charged by electron beam irradiation to be in close contact with the can roller 14, and after deposition of the metal film 26, Since the source film 12 is brought into close contact with the can roller 14 by a bias voltage applied between the metal film 26 and the can roller 14, the charge (electron) charged on the source film 12 before the deposition of the metal film. ) Even if a part of) is released to the metal film and disappears in the subsequent metal film deposition process, the lost charge is applied by the application of a negative potential (supply of electrons) from the auxiliary roller 18 to the metal film 26. It is possible to compensate part or all of the above.
  • Such a configuration is particularly advantageous when the raw material film 12 is made of a material that is difficult to be charged when a metal film such as an OPP film adheres thereto.
  • the metal film 26 is formed in a pattern on the raw film 12, the charge may change as the temperature rises partially. It is desirable to increase the temperature because the raw material film 12 is uniformly cooled.
  • the raw material film 12 on which the metal film 26 has been vapor-deposited as described above is neutralized by the neutralizing unit 23 and then wound around the scooping roller 15.
  • the static elimination unit 23 is configured by a DC bipolar discharge type plasma generation source with one electrode grounded. Therefore, the potential adjustment or fine adjustment of the electrodes 31 A, 31 B, 32 A, and 32 B with reference to the potential of the frame 30 can be easily and accurately performed, and the static elimination effect can be improved.
  • auxiliary roller 18 is also grounded, it is possible to perform preliminary charge removal processing of the raw material film 12 before introduction into the charge removal unit 23, and further improve the charge removal efficiency in the charge removal unit 23. be able to.
  • the metal film 26 deposited on the raw material film 12 is formed in an island shape connected via the connecting portion 26a as shown in Fig. 2B.
  • the force for irradiating the electron beam to negatively charge the raw material film 12 instead of this, instead of irradiating ions, the raw material film 12 is positively charged. It may be.
  • the polarity of the bias applied to the can roller 14 and the auxiliary roller 18 is opposite to that of the above embodiment (the can roller 14 is a negative electrode and the auxiliary roller 18 is a positive electrode).
  • the structure of the static elimination unit 23 is not limited to this, but is a pair of shaft-like electrodes 31A, 31B, 32A, 32B sandwiching the raw material film 12, as shown in FIG.
  • a static elimination unit may be constituted by the electrodes 31A and 31B. Further, not only the frame side of the static elimination unit 23 is grounded, but the shaft electrode side may be grounded. Also, the static elimination unit 23 is an It may be installed downstream of the roller 18.
  • the present invention is not limited to this, and other methods for forming a metal film such as various CVD methods are also possible. A method is also applicable.

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Abstract

　絶縁性の原料フィルムの熱変形を抑制し、高速で金属膜を成膜して生産性向上を図ることができ、更にはフィルムの除電効果を高めることができる巻取式真空成膜装置を提供する。 　巻出しローラ１３と蒸発源１６との間に配置され原料フィルム１２に荷電粒子を照射する電子ビーム照射器２１と、冷却用キャンローラ１４と巻取りローラ１５との間に配置され原料フィルム１２の成膜面に接触して当該原料フィルム１２の走行をガイドする補助ローラ１８と、キャンローラ１４と補助ローラ１８との間に直流電圧を印加する直流バイアス電源２２と、キャンローラ１４と巻取りローラ１５との間に配置され原料フィルム１２を除電する除電ユニット２３とを備え、当該除電ユニット２３を、一方の電極が接地された直流二極放電型プラズマ発生源で構成する。 　

Description

明 細 書
巻取式真空成膜装置
技術分野
[0001] 本発明は、減圧雰囲気内で絶縁性のフィルムを連続的に繰り出し、フィルムを冷却 用ローラに密着させ冷却しながら、当該フィルムに金属膜を蒸着し巻き取る方式の卷 取式真空成膜装置に関する。
背景技術
[0002] 従来より、卷出しローラ力 連続的に繰り出された長尺の原料フィルムを冷却用キヤ ンローラに巻き付けながら、当該キャンローラに対向配置される蒸発源からの蒸発物 質を原料フィルム上に蒸着させ、蒸着後の原料フィルムを卷取りローラで巻き取る方 式の卷取式真空蒸着装置は、例えば下記特許文献 1に開示されているように公知に なっている。
[0003] この種の真空蒸着装置においては、蒸着時における原料フィルムの熱変形を防止 するために、原料フィルムを冷却用キャンローラの周面に密着させて冷却しながら成 膜処理を行うようにしている。したがって、この種の真空蒸着装置においては、冷却 用キャンローラに対する原料フィルムの密着作用をいかに確保するかが重要な問題 となっている。
[0004] 原料フィルムと冷却用キャンローラとの間の密着力を高める構成として、例えば、下 記特許文献 2に開示されたものがある。図 8は下記特許文献 2に記載の卷取式 (ブラ ズマ CVD)成膜装置の概略構成を示して!/ヽる。
[0005] 図 8を参照して、減圧雰囲気に維持されている真空チャンバ 1の内部には、金属膜 付フィルム 2の卷出しローラ 3と、冷却用キャンローラ 4と、卷取りローラ 5とが設置され 、キャンローラ 4の下方には反応ガス供給源 6が配置されている。
ここで、金属膜付フィルム 2は、絶縁性フィルムの上に導電性一次薄膜が形成され てなるもので、この導電性一次薄膜の上に、反応ガス供給源 6からの反応ガスが反応 し成膜されるようになっている。また、キャンローラ 4は、金属製のロール表面に絶縁 層が形成されてなるもので、ロール本体には所定のマイナス電位が印加されている。 [0006] そして、図 8に示した卷取式 (プラズマ CVD)成膜装置においては、卷出しローラ 3 とキャンローラ 4との間に電子線照射器 7を設置すると共に、この電子線照射器 7とキ ヤンローラ 4との間に金属膜付フィルム 2上の導電膜を接地電位に接続するガイド口 ーラ 8を設けている。これにより、金属膜付フィルム 2の絶縁層側表面に電子ビームを 照射して金属膜付フィルム 2を帯電させ、キャンローラ 4との間に発生する電気的吸 着力によって金属膜付フィルム 2とキャンローラ 4との間の密着を図って 、る。
[0007] 特許文献 1 :特開平 7— 118835号公報
特許文献 2：特開 2000— 17440号公報
特許文献 3：特開 2003 - 301260号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] し力しながら、図 8に示した構成の従来の卷取式 (プラズマ CVD)成膜装置におい ては、金属膜付フィルム 2として導電膜付きのプラスチックフィルムのみ有効であるに すぎず、プラスチックフィルムに例示される原料フィルムに金属膜を成膜する処理に は適用できな 、と 、う問題がある。
[0009] これは、当該従来の卷取式 (プラズマ CVD)成膜装置においては、既に金属膜が 形成されているので、処理前に、冷却用キャンローラに印加したバイアス電位を金属 膜付フィルムに作用させることができるが、金属膜を成膜する場合、金属膜が成膜さ れる前の原料フィルムにはバイアス電位を付加できないためである。さらに、金属膜 蒸着前の原料フィルムを帯電させる場合、フィルム上に金属膜を成膜すると、原料フ イルムに帯電した電荷が、その上に成膜された金属膜に拡散し、これが原因でキャン ローラと原料フィルムとの間の静電引力が低下し、両者の密着力が劣化する場合が ある。
[0010] したがって、従来の卷取式 (プラズマ CVD)成膜装置における帯電およびバイアス 電位の印加の方法は、プラスチックフィルムに例示される原料フィルムに金属膜を成 膜しょうとする場合に適用できず、冷却用キャンローラと原料フィルムとの間の高い密 着力を得られないために、原料フィルムの冷却効果が不足してフィルムに皺等の熱 変形を誘発したり、原料フィルム走行速度の高速ィヒが図れずに生産性向上が望めな くなる。
[0011] 更に、キャンローラと原料フィルムとの間の密着力を高める目的で行われる原料フィ ルムに対する電子線の照射の影響で、成膜後においてもなお原料フィルムに電荷が 帯電し、その帯電圧によっては、フィルム卷取り時やフィルムコンデンサ等の製品組 立時にお 、てフィルムに皺が発生し、適正に巻き取れなくなると!、う問題を有して!/ヽ る。
[0012] 本発明は上述の問題に鑑みてなされ、プラスチックフィルムに例示される絶縁性の 原料フィルムの熱変形を抑制し、高速で金属膜を成膜して生産性向上を図ることが でき、更にはフィルムの除電効果を高めることができる卷取式真空成膜装置を提供 することを課題とする。
課題を解決するための手段
[0013] 以上の課題を解決するに当たり、本発明の卷取式真空成膜装置は、卷出し部と成 膜手段との間に配置され原料フィルムに荷電粒子を照射する荷電粒子照射手段と、 冷却用ローラと卷取り部との間に配置され原料フィルムの成膜面に接触して当該原 料フィルムの走行をガイドする補助ローラと、冷却用ローラと補助ローラとの間に直流 電圧を印加する電圧印加手段と、冷却用ローラと卷取り部との間に配置され原料フィ ルムを除電する除電手段とを備え、当該除電手段は、一方の電極が接地された直流 二極放電型プラズマ発生源で構成されて 、る。
[0014] 金属膜の成膜前において、荷電粒子の照射により帯電した原料フィルムは、バイァ ス電位が印加された冷却用ローラに対して静電的な引力で密着される。
一方、金属膜の成膜後は、成膜された金属膜により原料フィルムに帯電した電荷の 一部が消失されるものの、補助ローラとの接触により金属膜に電位が印加され、これ と冷却用ローラとの間に静電的な引力を生じさせることができる。これにより、成膜後 にお 、ても原料フィルムと冷却用ローラとの間の密着力力 S維持されることになる。
[0015] また、金属膜の成膜後は、冷却用ローラと卷取り部との間に配置された除電手段に よってフィルムに帯電した荷電粒子の除電が行われる。この除電手段は、一方の電 極が接地された直流二極放電型プラズマ発生源で構成されて ヽるので、接地電位を 基準とする直流電圧の微調整を可能として、除電効果の向上が図れるようになる。 [0016] 以上のように、本発明においては、金属膜の成膜前後にわたって原料フィルムと冷 却用ローラとの間に高い密着力を得ることができるので、原料フィルムの冷却効率が 高まり、これにより成膜時における原料フィルムの熱変形が防止され、また、原料フィ ルムの走行速度を高めて生産性向上に貢献することが可能となる。また、原料フィル ムの除電効果を高めて、フィルム卷取り工程あるいは製造したフィルムコンデンサ等 の製品組立工程の適正化が図れるようになる。
発明の効果
[0017] 本発明によれば、絶縁性の原料フィルムに対する金属膜の成膜前後において、原 料フィルムと冷却用ローラとの間に高い密着力を確保することができるので、原料フィ ルムの熱変形を防止できると共に、原料フィルムの走行速度を高めて生産性向上に 大きく貢献することが可能となる。また、原料フィルムの除電効果を高めて、フィルム 卷取り工程あるいは製品組立工程の適正化が図れるようになる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の実施の形態による卷取式真空蒸着装置 10の概略構成図である。
[図 2]原料フィルム成膜面を示す図であり、 Aはオイルパターン 25の形成後の状態を 示し、 Bは金属膜 26の蒸着後の状態を示している。
[図 3]原料フィルム 12に対する電子ビームの照射工程を説明する断面模式図である
[図 4]蒸着後の原料フィルム 12とキャンローラ 14との間の吸着作用を説明する断面 模式図である。
[図 5]除電ユニット 23の一構成例を示す断面図である。
[図 6]除電ユニット 23の内部構成の要部の拡大図である。
[図 7]除電ユニット 23の構成の変形例を示す断面図である。
[図 8]従来の卷取式真空成膜装置の概略構成図である。
符号の説明
[0019] 10 卷取式真空蒸着装置 (卷取式真空成膜装置）
11 真空チャンバ
12 原料フィルム 13 卷出しローラ
14 キャンローラ（冷却用ローラ）
15 卷取りローラ
16 蒸発源 (成膜手段）
18 補助ローラ
20 ノターン形成ユニット (マスク形成手段）
21 電子ビーム照射器 (荷電粒子照射手段)
22 直流バイアス電源 (電圧印加手段）
23 除電ユニット（除電手段）
25 オイルパターン
26 金属膜
30 フレーム（プラズマ形成チャンバ）
31 A, 31B, 32A, 32B 電極
36 磁石ブロック
El, E2 接地電位
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態では 、卷取式真空成膜装置として、卷取式真空蒸着装置に本発明を適用した例につい て説明する。
[0021] 図 1は、本発明の実施の形態による卷取式真空蒸着装置 10の概略構成図である。
本実施の形態の卷取式真空蒸着装置 10は、真空チャンバ 11と、原料フィルム 12の 卷出しローラ 13と、冷却用キャンローラ 14と、卷取りローラ 15と、蒸着物質の蒸発源（ 本発明の「成膜手段」に対応） 16とを備えている。
[0022] 真空チャンバ 11は、配管接続部 11a, 11cを介して図示しない真空ポンプ等の真 空排気系に接続され、その内部が所定の真空度に減圧排気されている。真空チャン ノ 11の内部空間は、仕切板 l ibにより、卷出しローラ 13、卷取りローラ 15等が配置 される室と、蒸発源 16が配置される室とに仕切られている。
[0023] 原料フィルム 12は、所定幅に裁断された長尺の絶縁性プラスチックフィルムでなり、 本実施の形態では、 OPP (延伸ポリプロピレン）単層フィルムが用いられている。 なお、これ以外にも、 PET (ポリエチレンテレフタレート）フィルム、 PPS (ポリフエ-レ ンサルファイト）フィルム等のプラスチックフィルムや紙シート等が適用可能である。
[0024] 原料フィルム 12は、卷出しローラ 13から繰り出され、複数のガイドローラ 17、キャン ローラ 14、補助ローラ 18、複数のガイドローラ 19を介して卷取りローラ 15に巻き取ら れるようになっている。卷出しローラ 13及び卷取りローラ 15はそれぞれ本発明の「卷 出し部」及び「卷取り部」に対応し、これらには、図示せずとも、それぞれ回転駆動部 が設けられている。
[0025] キャンローラ 14は筒状で鉄等の金属製とされ、内部には冷却媒体循環系等の冷却 機構や、キャンローラ 14を回転駆動させる回転駆動機構等が備えられている。キャン ローラ 14の周面には所定の抱き角で原料フィルム 12が卷回される。キャンローラ 14 に巻き付けられた原料フィルム 12は、その外面側の成膜面が蒸発源 16からの蒸着 物質で成膜されると同時に、キャンローラ 14によって冷却されるようになっている。
[0026] 蒸発源 16は、蒸着物質を収容するとともに、蒸着物質を抵抗加熱、誘導加熱、電 子ビーム加熱等の公知の手法で加熱蒸発させる機構を備えている。この蒸発源 16 はキャンローラ 14の下方に配置され、蒸着物質の蒸気を、対向するキャンローラ 14 上の原料フィルム 12上へ付着させ被膜を形成させる。
[0027] 蒸着物質としては、 Al、 Co、 Cu、 Ni、 Ti等の金属元素単体のほか、 A1— Zn、 Cu
Zn、 Fe Co等の二種以上の金属あるいは多元系合金が適用され、蒸発源も 1つ に限らず、複数設けられてもよい。
[0028] 本実施の形態の卷取式真空蒸着装置 10は、更に、パターン形成ユニット 20、電子 ビーム照射器 21、直流バイアス電源 22及び除電ユニット 23を備えている。
[0029] パターン形成ユニット 20は、原料フィルム 12の成膜面に対して金属膜の蒸着領域 を画定するパターンを形成するもので、卷出しローラ 13とキャンローラ 14との間に設 置されている。
[0030] 図 2は原料フィルム 12の成膜面を示している。
パターン形成ユニット 20は、例えば図 2Aにお!/、てハッチングで示す形状のオイル パターン 25を、原料フィルム 12の成膜面にその長手方向（走行方向）に沿って複数 列にわたって塗布するように構成されている。従って、成膜時は、オイルパターン 25 の開口部 25aに蒸着物質が被着した略矩形状の金属パターンが連接部 26aを介し て所定ピッチで連接される形態の金属膜 26が複数列、成膜されること〖こなる（図 2B) 。なお、金属膜 26の成膜形態は上記に限定されるものではない。
[0031] 次に、電子ビーム照射器 21は、本発明の「荷電粒子照射手段」に対応し、原料フィ ルム 12に荷電粒子として電子ビームを照射して原料フィルム 12を負に帯電させる。 図 3は原料フィルム 12に対する電子ビームの照射工程を説明する断面模式図であ る。本実施の形態では、電子ビーム照射器 21は、キャンローラ 14の周面との対向位 置に設置され、キャンローラ 14に接触した原料フィルム 12の成膜面に電子ビームが 照射されるようにしている。キャンローラ 14上で電子ビームを照射することにより、原 料フィルム 12を冷却しながら電子ビームを照射できる。
[0032] 特に、本実施の形態では、電子ビームが原料フィルム 12の幅方向に走査しながら 照射されるように、電子ビーム照射器 21が構成されており、これにより、局所的な電 子ビームの照射による原料フィルムの加熱損傷を回避できると同時に、原料フィルム 12を均一に効率良く帯電させることが可能となる。
[0033] 直流ノ ィァス電源 22は、キャンローラ 14と補助ローラ 18との間に所定の直流電圧 を印加する、本発明の「電圧印加手段」に対応する。本実施の形態では、キャンロー ラ 14は正極に接続され、補助ローラ 18は負極に接続されている。これにより、電子ビ ームが照射され負に帯電した原料フィルム 12は、図 3に示すように、キャンローラ 14 の周面に静電引力によって電気的に吸着され、力つ密着されることになる。なお、直 流バイアス電源 22は固定式、可変式のいずれでもよい。
[0034] ここで、補助ローラ 18は金属製であり、その周面が原料フィルム 12の成膜面に転 接する位置に設けられている。この補助ローラ 18は、接地電位 E1に接続されている (図 1)。
[0035] 図 4は蒸着後の原料フィルム 12とキャンローラ 14との間の吸着作用を説明する断 面模式図である。蒸着により、原料フィルム 12上にパターン状に金属膜 26が形成さ れる。図 2Bに示したように、金属膜 26は長手方向につながっているので、補助ロー ラ 18にガイドされる原料フィルム 12は、その成膜面上の金属膜 26 (図 2B参照）と補 助ローラ 18の周面との接触により、金属膜 26とキャンローラ 14との間に挟まれる原料 フィルム 12が分極し、原料フィルム 12とキャンローラ 14との間に静電的な吸着力が 生じて、両者の密着が図られることになる。
[0036] そして、除電ユニット 23は、本発明の「除電手段」に対応し、冷却用キャンローラ 14 と卷取りローラ 15との間に配置され、電子ビーム照射器 21からの電子照射により帯 電した原料フィルム 12を除電する機能を有する。除電ユニット 23の構成例としては、 プラズマ中に原料フィルム 12を通過させ、イオンボンバード処理により原料フィルム 1 2を除電する機構が採用されている。
[0037] 図 5は除電ユニット 23の一構成例を示しており、 Aはフィルム走行方向に関して垂 直な断面図、 Bはフィルム走行方向に平行な断面図である。除電ユニット 23は、原料 フィルム 12が通過可能なスロット 30a, 30aを備えた金属製フレーム 30と、このフレー ム 30内において原料フィルム 12を挟んで対向する二対の電極 31A, 31B, 32A, 3 2Bと、フレーム 30内にアルゴン等のプロセスガスを導入する導入管 33とを備えてい る。なお、フレーム 30は、本発明の「プラズマ形成チャンバ」に対応する。
[0038] 一方のフレーム 30は、直流電源 34の正極に接続されて!、るとともに、接地電位 E2 に接続されている。
他方、各々の電極 31A, 31B, 32A, 32Bは軸状の電極部材でなり、それぞれ直 流電源 34の負極に接続されている。これら各電極の外周囲には、図 6に示すように、 複数の環状の永久磁石小片 35でなる磁石ブロック 36が複数組、 SN-NS-SN- • ··を繰り返すようにして、電極の軸方向に沿って互いに極性を反転させて装着されて いる。
[0039] なお、各磁石ブロック 36を複数の永久磁石小片 35で構成したのは、当該磁石プロ ック 36の磁極間の長さを調整し易くするためである。勿論、これら各磁石ブロック 36 を単一の永久磁石材料で形成することも可能である。また、直流電源 34は固定電源 として図示しているが、勿論、可変電源としてもよい。
[0040] 上述したように本実施の形態の除電ユニット 23は、フレーム 30と電極 31A, 31B, 32A, 32Bとの間に直流電圧を印加してプラズマを発生させる直流二極放電型のプ ラズマ発生源を基本構成としながら、これらフレーム 電極間における電場成分に各 磁石ブロック 36の磁場成分を直交させた磁場収束 (マグネトロン放電)機能を付加し て、電極の周りの磁場に閉じ込められるようにプラズマが発生する。
[0041] また、原料フィルム 12を保護する観点から、プラズマは低圧であることが好ま ヽ。
この場合、図示するマグネトロン放電型を採用することにより、プラズマを低圧で容易 に発生させることができる。
[0042] 次に、本実施の形態の卷取式真空蒸着装置 10の動作について説明する。
[0043] 所定の真空度に減圧された真空チャンバ 11の内部において、卷出しローラ 13から 連続的に繰り出される原料フィルム 12は、オイルパターン 25の形成工程、電子ビー ム照射工程、蒸着工程、除電工程を経て、卷取りローラ 15に連続的に巻き取られる。
[0044] マスク形成工程において、原料フィルム 12はパターン形成ユニット 20によって、成 膜面に例えば図 2Aに示す形態のオイルパターン 25が塗布形成される。マスク形成 方法としては、原料フィルム 12に転接する転写ローラによるパターン転写法を採用で きる。
[0045] オイルパターン 25が形成された原料フィルム 12はキャンローラ 14に卷回される。原 料フィルム 12は、キャンローラ 14との接触開始位置近傍において、電子ビーム照射 器 21により電子ビームが照射され、電位的に負に帯電される。
このとき、原料フィルム 12がキャンローラ 14と接触した位置で電子ビームを照射す るようにして 、るので、原料フィルム 12を効率良く冷却することができる。
また、走行する原料フィルム 12の成膜面に対しその幅方向に走査しながら電子ビ ームを照射することによって、電子ビームの局所的な照射による原料フィルム 12の熱 変形を回避できると同時に、均一に効率良く原料フィルム 12を帯電させることができ るよつになる。
[0046] 電子ビームの照射を受けて負に帯電した原料フィルム 12は、直流バイアス電源 22 によって正電位にノィァスされているキャンローラ 14に対して、静電引力により密着 される（図 3)。そして、蒸発源 16から蒸発した蒸着物質が原料フィルム 12の成膜面 に堆積することによって、図 2Bに示す金属膜 26が形成される。この金属膜 26は、連 接部 26aを介して原料フィルム 12の長手方向に連接された複数列の島状の形態を 有する。 [0047] 原料フィルム 12に成膜された金属膜 26は、補助ローラ 18を介して直流バイアス電 源 22の負電位が印加される。金属膜 26は、原料フィルム 12の長手方向に連接する 島状に形成されているので、金属膜 26の蒸着後、キャンローラ 14に卷回された原料 フィルム 12において、金属膜 26側の一方の表面にあっては正に、キャンローラ 14側 の他方の表面にあっては負にそれぞれ分極し、図 4に示すように、原料フィルム 12と キャンローラ 14との間に静電的な吸着力を生じさせる。その結果、原料フィルム 12と キャンローラ 14とが互いに密着される。
[0048] 上記のように本実施の形態においては、金属膜 26の蒸着前は、電子ビームの照射 により原料フィルム 12を帯電させてキャンローラ 14へ密着させ、金属膜 26の蒸着後 は、当該金属膜 26とキャンローラ 14との間に印加したバイアス電圧により原料フィル ム 12をキャンローラ 14へ密着させるようにしているので、金属膜の蒸着前に原料フィ ルム 12に帯電させた電荷 (電子)の一部が、その後の金属膜の蒸着工程で当該金 属膜に放出され消失しても、補助ローラ 18から金属膜 26への負電位の印加 (電子の 供給）によって当該消失された電荷の一部又は全部を補償することが可能となる。
[0049] したがって、本実施の形態によれば、蒸着工程後においても原料フィルム 12とキヤ ンローラ 14との間の密着力低下が抑止され、蒸着工程の前後にわたって原料フィル ム 12の安定した冷却作用力確保されることになる。
[0050] これにより、金属膜の蒸着時における原料フィルム 12の熱変形を防止することがで きるとともに、原料フィルム 12の高速走行化、成膜運転速度の高速ィ匕を可能として、 生産性向上を図ることができるようになる。このような構成は、 OPPフィルム等のような 金属膜が付着すると帯電しにくい素材で原料フィルム 12を構成した場合に特に有利 である。更に、原料フィルム 12上にパターン状に金属膜 26を形成する場合、部分的 に温度が上がるとともに電荷が変化することがあるため、電荷が抜けた金属膜形成部 分をバイアス電圧で密着性を高めることは、原料フィルム 12が均一に冷却されるため 望ましい。
[0051] さて、以上のようにして金属膜 26の蒸着が行われた原料フィルム 12は、除電ュ-ッ ト 23で除電された後、卷取りローラ 15に巻き取られる。本実施の形態によれば、除電 ユニット 23を、一方の電極が接地された直流二極放電型プラズマ発生源で構成され ているので、フレーム 30の電位を基準とした電極 31 A, 31B, 32 A, 32Bの電位調 整あるいは微調整を容易かつ的確に行うことが可能となり、除電効果の向上が図れる ようになる。
[0052] 即ち、除電ユニット 23を接地電位に接続しない場合、ユニット全体の電位が浮遊状 態となり、基準電位が微妙にずれて高い除電効率が得られな力つた力 本発明のよう に除電ユニット 23の一方の電極（フレーム 30)を基準電位 E2に接続することにより、 DC電圧 34を調整して数 Vから数十 Vの除電の調整が行えるようになる。これにより、 原料フィルムの帯電圧を数 Vのオーダに抑えられるようになり、原料フィルム 12の安 定した卷取り動作を確保できると同時に、帯電による巻きシヮを防止できる。また、積 層フィルムコンデンサ等の製品の組立の適正化が図れるようになる。
[0053] また、補助ローラ 18をも接地させているので、除電ユニット 23への導入前に原料フ イルム 12の予備的な除電処理が可能となり、除電ユニット 23における除電効率の更 なる向上を図ることができる。
[0054] 以上、本発明の実施の形態について説明した力 勿論、本発明はこれに限定され ることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
[0055] 例えば以上の実施の形態では、原料フィルム 12上に蒸着する金属膜 26として図 2 Bに示すように連接部 26aを介して連接される島状に形成したが、これに限らず、例 えばフィルム長手方向に沿った直線パターンとしたり、マスク形成を行わずにベタ状 に成膜することも勿論可能である。
[0056] また、以上の実施の形態では、電子ビームを照射して原料フィルム 12を負に帯電さ せるようにした力 これに代えて、イオンを照射して原料フィルム 12を正に帯電させる ようにしてもよい。この場合は、キャンローラ 14及び補助ローラ 18に印加されるバイァ スの極性を上記実施の形態と逆 (キャンローラ 14を負極、補助ローラ 18を正極）にす る。
[0057] 更に、除電ユニット 23の構成として、軸状の電極 31A, 31B, 32A, 32Bを原料フ イルム 12を挟むように二対設けた力 これに限らず、図 7に示すように一対の電極 31 A, 31Bで除電ユニットを構成してもよい。また、除電ユニット 23のフレーム側を接地 させるに限らず、上記軸状電極側を接地させてもよい。また、除電ユニット 23は補助 ローラ 18の下流側に設置されてもよい。
なお、以上の実施の形態では金属膜の成膜法に真空蒸着法を適用した例につい て説明したが、勿論これに限らず、スパッタ法ゃ各種 CVD法等、金属膜を成膜する 他の方法も適用可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 真空チャンバと、この真空チャンバの内部に配置され絶縁性の原料フィルムを連続 的に繰り出す卷出し部と、この卷出し部力 繰り出された原料フィルムを巻き取る卷 取部と、前記卷出し部と前記卷取部との間に配置され前記原料フィルムと密着して当 該フィルムを冷却する冷却用ローラと、前記冷却用ローラに対向配置され前記原料 フィルムに金属膜を成膜する成膜手段とを備えた卷取式真空成膜装置において、 前記冷却用ローラと前記卷取部との間に配置され前記原料フィルムの成膜面に接 触して当該原料フィルムの走行をガイドする補助ローラと、
前記冷却用ローラと前記補助ローラとの間に直流電圧を印加する電圧印加手段と 前記冷却用ローラと前記卷取部との間に配置され前記原料フィルムを除電する除 電手段とを備え、
前記除電手段は、一方の電極が接地された直流二極放電型プラズマ発生源であ ることを特徴とする卷取式真空成膜装置。
[2] 前記除電手段は、プラズマ形成チャンバと、このプラズマ形成チャンバ内に設置さ れ前記原料フィルムを挟んで対向する少なくとも一対の電極部材とを有し、これらプ ラズマ形成チャンバ及び電極部材のうち、何れか一方が接地電位に接続され、他方 が電源電位に接続されている請求の範囲第 1項に記載の卷取式真空成膜装置。
[3] 前記電極部材は軸状であり、その外周囲に永久磁石が装着されて!、る請求の範囲 第 2項に記載の卷取式真空成膜装置。
[4] 前記卷出し部と前記成膜手段との間には、前記原料フィルムに荷電粒子を照射す る荷電粒子照射手段が配置されている請求の範囲第 1項に記載の卷取式真空成膜 装置。
[5] 前記補助ローラは接地電位に接続されている請求の範囲第 1項に記載の卷取式 真空成膜装置。
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