(57)【要約】【課題】  ロール・ツー・ロールで供給される長尺フィルムへの成膜原理が、チャンバー内の一部の箇所に限定されない成膜原理であっても、長尺フィルムの供給を円滑に実施することができる成膜措置を提供すること。【解決手段】  成膜装置は、成膜用ガスが導入及び排気され、成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバー１０と、チャンバー１０内に配置され、被処理体である長尺フィルムＦをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部１００と、を有する。フィルム搬送部１００は、長尺フィルムＦが周面の一部に接触する回転可能なローラー１３０と、ローラー１３０のうち長尺フィルムＦに覆われていない領域に不活性ガスを吹き付けるノズル管２００と、を含む。【選択図】      図２
2020063490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜用ガスが導入及び排気され、前記成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部と、
を有し、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なローラーと、
前記ローラーのうち前記長尺フィルムに覆われていない領域に不活性ガスを吹き付けるノズル管と、
を含むことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記フィルム搬送部は、
前記ローラーの軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記成膜用ガスが前記軸に付着しない温度に前記軸受部を昇温するヒーターと、
をさらに有することを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なテンション検出ローラーと、
前記テンション検出ローラーに作用する外力に基づいてテンションを検出するテンションセンサーと、
前記テンション検出ローラーの前記周面の一部を露出させるスリットを含み、前記周面の一部を除く前記テンション検出ローラーと、前記テンションセンサーとを包囲するケースと、
をさらに有し、
前記ケースには、前記チャンバー内の圧力よりも高い圧力で不活性ガスが導入されることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
成膜用ガスが導入及び排気され、前記成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部と、
を有し、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なローラーと、
前記ローラーの軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記成膜用ガスが前記軸に付着しない温度に前記軸受部を昇温するヒーターと、
を含むことを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
成膜用ガスが導入及び排気され、前記成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部と、
を有し、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なテンション検出ローラーと、
前記テンション検出ローラーに作用する外力に基づいて前記長尺フィルムのテンションを検出するテンションセンサーと、
前記テンション検出ローラーの前記周面の一部を露出させるスリットを含み、前記周面の一部を除く前記テンション検出ローラーと、前記テンションセンサーとを包囲するケースと、
を含み、
前記ケースには、前記チャンバー内の圧力よりも高い圧力で不活性ガスが導入されることを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバー内にガスを導入して、チャンバー内にてロール・ツー・ロールで供給される長尺フィルムに成膜する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
成膜装置は、枚様処理またはバッチ処理が主流であるが、いずれも被処理体のハンドリングのための装置が複雑化する。そこで、被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで供給して、連続処理することによりスループットの向上を図っている。
【０００３】
特許文献１は、真空チャンバー内にロール・ツー・ロールで供給される長尺フィルムに成膜する成膜装置を開示している。この成膜装置では、長尺フィルムの片面に乾式めっき法を用いたメタライジング法により金属膜を成膜する４つの成膜手段が、長尺フィルムの搬送経路に沿って設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−２３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、ロール・ツー・ロールで供給される長尺フィルムに成膜する成膜装置は、特許文献１のように、長尺フィルムの全搬送経路のうち、一部の経路でのみ成膜が実施される装置に限られていた。
【０００６】
本発明の幾つかの態様は、ロール・ツー・ロールで供給される長尺フィルムへの成膜原理が、チャンバー内の一部の箇所に限定されない成膜原理であっても、ロール・ツー・ロールでの長尺フィルムの供給を円滑に実施することができる成膜措置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の一態様は、
成膜用ガスが導入及び排気され、前記成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部と、
を有し、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なローラーと、
前記ローラーのうち前記長尺フィルムに覆われていない領域に不活性ガスを吹き付けるノズル管と、
を含む成膜装置に関する。
【０００８】
本発明の一態様（１）によれば、フィルム搬送部によりロール・ツー・ロールで搬送される長尺フィルムは、チャンバー内で成膜用ガスと接触して成膜される。この際、チャンバー内に配置されたフィルム搬送部は回転可能なローラーを含み、このローラーが長尺フィルムにより覆われていない領域は成膜用ガスと接触してしまう。しかし、本発明の一態様では、ローラーのうち長尺フィルムに覆われていない領域には、ノズル管により不活性ガスが吹き付けられる。この不活性ガスの噴出圧力により成膜用ガスは長尺フィルムと接触することがない。それにより、ローラーが成膜されることに起因した搬送不良、搬送停止または長尺フィルムの汚染が防止される。
【０００９】
（２）本発明の一態様（１）では、前記フィルム搬送部は、前記長尺フィルムが周面の一部に接触するローラーの軸を回転可能に支持する軸受部と、前記成膜用ガスが前記軸に付着しない温度に前記軸受部を昇温するヒーターと、をさらに有することができる。こうすると、後述する本発明の他の態様（４）の作用効果を奏することができる。
【００１０】
（３）本発明の一態様（１）または（２）では、前記フィルム搬送部は、前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なテンション検出ローラーと、前記テンション検出ローラーに作用する外力に基づいてテンションを検出するテンションセンサーと、前記テンション検出ローラーの前記周面の一部を露出させるスリットを含み、前記周面の一部を除く前記テンション検出ローラーと、前記テンションセンサーとを包囲するケースと、をさらに有することができる。この場合、前記ケースには、前記チャンバー内の圧力よりも高い圧力で不活性ガスが導入される。こうすると、後述する本発明のさらに他の態様（５）の作用効果を奏することができる。
【００１１】
（４）本発明の他の態様は、
成膜用ガスが導入及び排気され、前記成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部と、
を有し、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なローラーと、
前記ローラーの軸を回転可能に支持する軸受部と、
前記成膜用ガスが前記軸に付着しない温度に前記軸受部を昇温するヒーターと、
を含む成膜装置に関する。
【００１２】
本発明の他の態様（４）によれば、フィルム搬送部によりロール・ツー・ロールで搬送される長尺フィルムは、チャンバー内で成膜用ガスと接触して成膜される。この際、チャンバー内に配置されたフィルム搬送部はローラーの軸を回転可能に支持する軸受部を含み、ローラーの軸のうち軸受される部分が成膜用ガスと接触して成膜されてしまう。しかし、本発明の他の態様では、ヒーターにより軸受部を昇温して、成膜用ガスが軸に付着しない温度に軸受部を介して軸を昇温することができる。それにより、ローラーの軸が成膜されることに起因した軸受不良に基づく搬送不良や搬送停止が防止される。
【００１３】
（５）本発明のさらに他の態様は、
成膜用ガスが導入及び排気され、前記成膜用ガスにより被処理体に成膜するチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、前記被処理体である長尺フィルムをロール・ツー・ロールで搬送するフィルム搬送部と、
を有し、
前記フィルム搬送部は、
前記長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なテンション検出ローラーと、
前記テンション検出ローラーに作用する外力に基づいて前記長尺フィルムのテンションを検出するテンションセンサーと、
前記テンション検出ローラーの前記周面の一部を露出させるスリットを含み、前記周面の一部を除く前記テンション検出ローラーと、前記テンションセンサーとを包囲するケースと、
を含み、
前記ケースには、前記チャンバー内の圧力よりも高い圧力で不活性ガスが導入される成膜装置に関する。
【００１４】
本発明のさらに他の態様（５）によれば、フィルム搬送部によりロール・ツー・ロールで搬送される長尺フィルムは、チャンバー内で成膜用ガスと接触して成膜される。この際、チャンバー内に配置されたフィルム搬送部は長尺フィルムが周面の一部に接触する回転可能なテンション検出ローラーとテンションセンサーとを含み、このテンション検出ローラーが長尺フィルムにより覆われていない領域やテンションセンサーは成膜用ガスと接触してしまう。しかし、本発明のさらに他の態様では、長尺フィルムと接触する周面の一部を除くテンション検出ローラーとテンションセンサーとを包囲するケースに、チャンバー内の圧力よりも高い圧力で不活性ガスが導入される。それにより、ケース内からチャンバー内に向かう不活性ガスの流れが生じ、成膜用ガスがケース内に混入することがない。それにより、テンション検出ローラーやテンションセンサーが成膜されることに起因した検出不良や誤検出が防止され、長尺フィルムの円滑な供給が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略断面図である。
【図２】フィルム搬送部に設けられるローラーとノズル管とを示す正面図である。
【図３】ノズル管の平面図である。
【図４】図３に示すノズル管の配置を示す図である。
【図５】フィルム搬送部に設けられる軸受部とヒーターとを示す断面図である。
【図６】図６（Ａ）（Ｂ）はフィルム搬送部に設けられるテンション検出ローラーとそれを囲むケースとを示す平面図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００１７】
１．成膜装置の概要
図１において、成膜装置１はチャンバー１０を有する。チャンバー１０は例えば真空チャンバーであり、排気部２０及びガス導入部３０が接続される。排気部２０は、真空チャンバー１０を真空引きし、あるいは導入済ガスを排気する。ガス導入部３０は、真空チャンバー１０内に、一種または複数種のガスを導入する。複数種のガスは、同時及び／又は切り替えて導入することができる。また、例えば成膜装置１がプラズマＣＶＤ装置である場合には、チャンバー１０の外部でプラズマ化されたガスがガス導入部３０によりチャンバー１０内に導入される。
【００１８】
チャンバー１０内には、被処理体である長尺フィルムＦを搬送するフィルム搬送部１００が設けられる。フィルム搬送部１００は、長尺フィルムＦをロール・ツー・ロールで搬送する。このため、フィルム搬送部１００は、ロール状に巻回された長尺フィルムＦを送り出す送出ローラー１１０と、成膜された長尺フィルムＦをロール状に巻き取る巻取ローラー１２０とを含む。送出ローラー１１０と巻取ローラー１２０との間には複数例えば１９個の同一サイズ及び／又は異サイズのローラー１３０と、少なくとも１個例えば２個のテンション検出ローラー１４０とが設けられる。これらローラー１１０，１２０，１３０は、一部が駆動ローラーで残りが従動ローラーとされる。フィルム搬送部１００は、成膜処理の種類に応じて、長尺フィルムＦを間欠搬送し、または連続搬送する。
【００１９】
長尺フィルムＦは、搬送中または停止中に、チャンバー１０内に導入される成膜用ガスと接触され、成膜原理に従って成膜される。つまり、この成膜装置は、チャンバー１０内の場所を問わず、チャンバー１０内に導入されている成膜用ガスと接触することで、成膜される対象を問わずに成膜が可能である。この種の成膜原理として、気相成長法で成膜するＣＶＤや原子層単位で成膜するＡＬＤ等を挙げることができる。プラズマ、紫外線等をエネルギー源として活性化されたガスを用いるプラズマＣＶＤ等の場合には、チャンバー１０内で局所的にガスを活性化するもの以外に、チャンバー１０外部で活性化されたガスを導入するものにも本発明は適用できる。
【００２０】
２．ローラーの成膜防止
図１に示すローラー１３０は、長尺フィルムＦが周面の一部に接触する回転可能なローラーである。つまり、ローラー１３０が駆動又は従動により回転されると、ローラー１３０の周面のうち長尺フィルムＦに接触していない周面が次々と成膜用ガスと接触する。よって、ローラー１３０の全周面が成膜される可能性がある。
【００２１】
ローラー１３０の成膜防止のため、図２に示すノズル管２００が、ローラー１３０の長手軸と平行に、かつ長尺フィルムＦに覆われない周面と向かい合う位置に配置される。ノズル管２００は、ノズル管２００の長手軸に沿って複数の噴出口が設けられる。ノズル管２００の複数の噴出口から、Ａｒ、Ｎ２等の不活性ガスが噴出される。ローラー１３０のうち長尺フィルムＦに覆われていない領域には、ノズル管２００により不活性ガスが吹き付けられる。この不活性ガスの噴出圧力により成膜用ガスは長尺フィルムＦと接触することがない。それにより、ローラー１３０が成膜されることに起因した搬送不良、搬送停止または長尺フィルムの汚染が防止される。その一方で、不活性ガスは、成膜用ガスによる長尺フィルムＦへ成膜には関与しないので、長尺フィルムＦへ成膜が阻害されることがない。
【００２２】
図３は、ノズル管２００の平面図である。図３に示すノズル管２００は、図４に示すように、チャンバー１０内で隣り合う２個のローラー１３０の成膜を防止する。そのために、ノズル管２００は例えばループ状に配置され、２本の平行な長手軸２００Ａ，２００Ｂに複数の噴出口２１０が設けられる。図３の例では、ノズル管２００の長手方向の両端部にガス供給管２２０，２２０が連結され、ノズル管２００には長手方向の両端から不活性ガスが供給される。こうして、ノズル管２００の長手軸２００Ａの噴出口２１０と、長手軸２００Ａの噴出口２１０から、２個のローラー１３０に不活性ガスを吹き付けることができる。ノズル管２００は、１個のローラー１３０と向かい合う１本の長手軸を有するものでも良い。あるいは、３本以上の長手軸を有して３個以上のローラー１３０に不活性ガスを吹き付けても良い。ノズル管２００をループ状に形成した時、ループの内外を長尺フィルムＦが通過して搬送されれば、長尺フィルムＦとの干渉は防止される。
【００２３】
３．ローラー軸の成膜防止
図１に示すローラー１３０は、図５に示すように、ローラー１３０の軸１３２が回転可能に支持される軸受部３００を含む。軸受部３００は、チャンバー１０のチャンバー壁１２の内外に突出する軸受本体３１０を有する。軸受本体３１０は、チャンバー壁１２に気密に固定される。軸受本体３１０がチャンバー１０内に突出している先端に、軸１３２を支持するベアリング３２０が設けられる。
【００２４】
ローラー１３０の軸１３２のうちベアリング３２０で軸受される部分が、成膜用ガスと接触して成膜されてしまう。この成膜を防止するために、図３に示すように、例えばベアリング３２０が設けられる周囲にヒーター例えばバンドヒーター３３０を設けている。ヒーター３３０により軸受部３００及び軸１３２を昇温して、成膜用ガスが軸１３２に付着しない温度範囲に維持することができる。それにより、ローラー１３０の軸１３２が成膜されることに起因した軸受不良に基づく搬送不良や搬送停止が防止される。
【００２５】
ここで、ヒーター３３０により設定される成膜用ガスが軸１３２に付着しない温度範囲は、成膜の種類により異なる。例えば、TDMAS（Tris(Dimethylamino)Silane）であれば50〜150℃であり、TMA（Trimethyl Aluminum）であれば80〜200℃である。
【００２６】
図５にように、ローラー１３０には中空部１３０Ａが設けられ、軸１３２には中空部１３２Ａが設けられ、両中空部１３０Ａ，１３２Ａは連通している。この両中空部１３０Ａ，１３２Ａに、冷却媒体例えば冷却水の導入管１３４が配置される。導入管１３４から供給される冷却水はローラー１３０の中空部１３０Ａに導入されて、ローラー１３０を冷却する。ローラー１３０の中空部１３０Ａから排水するために、軸１３２に形成された中空部１３２Ａを冷却水導出経路として用いる。ここで、ローラー１３０を冷却することにより、ヒーター３３０により軸受部３００を加熱する一方で、ローラー１３０と接触するフィルムＦの表面を低温に保つことができる。なお、図５では、チャンバー壁１２の外部に取り出された軸１３２にプーリー１３６が設けられている。このプーリー１３６をベルト駆動することで、ローラー１３０を駆動ローラーとして機能させることができ、しかも駆動時の粉塵がチャンバー１０内に混入することもない。
【００２７】
プーリー１３６が従動ローラーであれば、プーリー１３６は不要である。図３に、従動ローラーであるローラー１３０が示されている。この場合、軸受部３００はチャンバー１０内にて垂下して支持される。この軸受部３００のベアリング３２０の周囲にも、ヒーター例えばバンドヒーター３３０が設けられる。
【００２８】
４．テンション検出ローラー及びテンションセンサーの成膜防止
図１に示すテンション検出ローラー１４０は、長尺フィルムＦが周面の一部に接触する回転可能なローラーである。つまり、テンション検出ローラー１４０が従動回転されると、テンション検出ローラー１４０の周面のうち長尺フィルムＦに接触していない周面が次々と成膜用ガスと接触する。よって、テンション検出ローラー１４０の全周面が成膜される可能性がある。
【００２９】
そこで、図６（Ａ）（Ｂ）に示すケース４００を設ける。ケース４００は、テンション検出ローラー１４０の周面の一部を露出させるスリット４１０を含み、その周面の一部を除くテンション検出ローラー１４０を包囲する。ケース４００内には、テンション検出ローラー１４０に作用する外力に基づいてテンションを検出するテンションセンサー１５０も配置される。そして、ケース４００には、ケース４００に連結されたガス供給管４２０を介して、チャンバー１０内の圧力よりも高い圧力で、Ａｒ、Ｎ２等の不活性ガスが導入される。
【００３０】
それにより、ケース４００内からチャンバー１０内に向かう不活性ガスの流れが生じ、成膜用ガスがケース４００内に混入することがない。それにより、テンション検出ローラー１４０やテンションセンサー１５０が成膜されることに起因した検出不良や誤検出が防止され、長尺フィルムＦの円滑な供給が確保される。
【００３１】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また本実施形態及び変形例の全ての組み合わせも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３２】
１…成膜装置、１０…チャンバー、２０…排気部、３０…ガス導入部、１００…フィルム搬送部、１１０…送出ローラー、１２０…巻取ローラー、１３０…ローラー、１３０Ａ…中空部、１３２…軸、１３２Ａ…中空部（冷却媒体導出経路）、１３４…冷却媒体導入管、１３６…プーリー、１４０…テンション検出ローラー、１５０…テンションセンサー、２００…ノズル管、２００Ａ，２００Ｂ…平行な長手軸、２１０…噴出口、２２０…ガス供給管、３００…軸受部、３１０…軸受本体、３２０…ベアリング、３３０…ヒーター、４００…ケース、４１０…スリット、４２０…ガス供給管
【図１】
2020063490.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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