(57)【要約】【課題】  広幅かつ長尺のフィルム状基板上に機能性薄膜を長手方向だけでなく幅方向においても均一な膜厚で、再現性よく安定して形成することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供する。【解決手段】  真空化された空間内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を加熱蒸発させて、当該フィルム状基板上に蒸着により付着させることでもって薄膜の形成を行う薄膜形成方法において、上記薄膜形成材料として昇華性材料を用い、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の距離寸法だけ上記フィルム状基板の表面から離間したそれぞれの位置であって、かつ、当該基板の幅方向の異なる複数の位置に配置された上記それぞれの昇華性材料を抵抗加熱法により加熱して当該昇華性材料を蒸発させながら、上記供給されるフィルム状基板上に薄膜を形成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空化された容器内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を蒸着によって当該フィルム状基板上に付着させることで薄膜の形成を行う薄膜形成装置において、
上記供給されるフィルム状基板と対向して配置され、上記薄膜形成材料として昇華性材料を収容するとともに、抵抗加熱法により当該昇華性材料を加熱して蒸発させる複数の蒸発用容器を備え、
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の距離寸法だけ、上記フィルム状基板の表面から個別に離間されたそれぞれの位置において、当該基板の幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
真空化された容器内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を蒸着によって当該フィルム状基板上に付着させることで薄膜の形成を行う薄膜形成装置において、
上記供給されるフィルム状基板と対向して配置され、上記薄膜形成材料として昇華性材料を収容するとともに、抵抗加熱法により当該昇華性材料を加熱して蒸発させる複数の蒸発用容器を備え、
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の略同じ距離寸法だけ上記フィルム状基板の表面から離間した位置において、当該基板の幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項３】
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の表面から、少なくとも当該基板の幅寸法の０．２５倍の距離寸法だけ離間して配置されている請求項１又は２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の幅方向における中心を基準として当該幅方向に対称配置される請求項１から３のいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の上記幅の内側に配置される請求項１から４のいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項６】
上記それぞれの蒸発用容器として３個以上の上記蒸発用容器を備え、上記基板の上記幅方向において両端に配置される上記それぞれの蒸発用容器は、上記収容する昇華性材料の蒸発速度がその他の上記蒸発用容器よりも高くなるように、当該昇華性材料の加熱を行う請求項１から５のいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項７】
上記それぞれの蒸発用容器として３個以上の上記蒸発用容器を備え、上記基板の上記幅方向において両端に配置される上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の表面までの距離寸法が、その他の上記蒸発用容器よりも小さくなるように配置される請求項１から５のいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項８】
上記それぞれの蒸発用容器は、上記収容する昇華性材料の蒸発のための加熱を行う加熱装置を備え、
上記フィルム状基板の上記幅方向における異なる位置に配置され、上記フィルム状基板に形成された薄膜の膜厚を検出する膜厚検出部と、
上記膜厚検出部による膜厚の検出結果に基づいて、それぞれの位置における膜厚が均一となるように上記それぞれの加熱装置における加熱温度を制御する制御装置とをさらに備える請求項１から７のいずれか１つに記載の薄膜形成装置。
【請求項９】
真空化された空間内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を加熱蒸発させて、当該フィルム状基板上に蒸着により付着させることでもって薄膜の形成を行う薄膜形成方法において、
上記薄膜形成材料として昇華性材料を用い、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の距離寸法だけ上記フィルム状基板の表面から離間したそれぞれの位置であって、かつ、当該基板の幅方向の異なる複数の位置に配置された上記それぞれの昇華性材料を抵抗加熱法により加熱して当該昇華性材料を蒸発させながら、上記供給されるフィルム状基板上に薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広幅で長尺のプラスチックフィルムや紙などのフィルム状基板上に真空蒸着法により機能性薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような真空蒸着法を用いた薄膜形成装置及び方法としては、様々なものが知られている。このような真空蒸着法は、大面積に高速で、かつ低コストで薄膜が形成できることから電子部品や光学部品、記録メディア、装飾品などの分野における薄膜形成の手段として一般に広く用いられている。
【０００３】
また、このような薄膜形成においては、製品歩留まりの向上や製造コストの点から広幅で長尺のフィルム状基板上に、均一な膜厚の機能性薄膜を形成することが求められており、上記フィルム状基板における上記長尺の方向に均一な膜厚にて上記薄膜を形成するだけでなく、さらに、上記フィルム状基板の幅方向に対する膜厚の均一性が強く求められている。さらに最近では、上記薄膜により形成されるデバイスが大型化・大面積化すると同時に、品質・性能に対する要求が厳しくなってきており、その膜厚の均一性の許容範囲もさらに狭くなってきており、従来以上の均一性が要求されてきている。
【０００４】
これに対して、従来の薄膜形成においては、
（１）フィルム状基板と薄膜形成材料の蒸発源との距離を離す、
（２）フィルム状基板の幅寸法と略同じ長さ寸法を有する横長形状の蒸発源を用い、蒸発源とフィルム状基板の表面との間における上記蒸発源近傍に設けたマスクのスリット形状（すなわち、蒸発した薄膜形成材料が通過する部分の形状）を工夫する（例えば、特許文献１参照）、
（３）蒸発源とフィルム状基板の表面との間における上記フィルム状基板の近傍に開口部長さが幅方向で異なるマスクを設ける（例えば、特許文献２参照）、
などの対策が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２９３２２２号公報
【特許文献２】特開平８−１６５５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のそれぞれの対策方法では、以下のような問題が生じる。
【０００７】
まず、（１）の対策では、例えばフィルム状基板として、幅寸法が５００ｍｍのフィルムを用いる場合において、±５％の幅方向における膜厚の均一性を得るためには、蒸発源をフィルム表面から少なくとも１ｍ以上の距離寸法だけ離す必要が生じ、このような場合にあっては薄膜形成装置が大型化することとなるとともに、上記距離寸法以上の蒸発源の離間により薄膜形成材料の蒸気の有効活用が図れず、成膜速度が遅くなるなどの問題が生じる。
【０００８】
また、（２）の対策では、橋絡部をもつスリット構造のマスクを用いてフィルム状基板上に亜鉛の均一な膜を得ているものの、本発明者による同様の取り組みの検討結果によれば、±５％以内という膜厚均一性の目標は、薄膜形成材料として後述する昇華性材料を用いるような場合せは達成することが困難であるという問題がある。
【０００９】
さらに、（３）の対策では、幅方向に分割された複数個のマスクからなり、その開口部面積を幅方向位置によって調整してフィルム状基板上に機能性材料の均一な膜を得ようと試みる方法が提案されている。ところがこのような方法では中央部の一番蒸発速度が高いところを一部遮蔽するマスク構造が用いられることとなるために、薄膜形成材料を薄膜形成に有効に活用することができないという問題がある。
【００１０】
このように、従来の薄膜形成方法では、広幅かつ長尺のフィルム状基板に対して形成された薄膜における膜厚の均一な領域が狭く、さらに生産性や薄膜形成材料の使用効率が低いという問題点を有する場合がある。
【００１１】
特に近年、このような機能性薄膜が形成されたフィルム状基板として、光テープ用の基板が注目されつつある。このような光テープ用基板とは、磁気テープの十倍以上の記憶容量を有するような記憶媒体としての機能を備える基板であり、主に大容量データのバックアップ用として用いられ、その膜厚は、上述のように±５％の均一性が求められる。
【００１２】
一方、従来の薄膜形成においては、フィルム状基板に対して相対して配置された薄膜形成材料を、例えば、電子ビーム法を用いて、電子ビームを照査しながら走査させることで上記薄膜形成材料を加熱して液化し、さらに加熱を続けることで気化（蒸発）させて、都外薄膜形成材料をフィルム状基板に向けて飛散させている。このような電子ビーム法では、薄膜形成材料をより簡単に高温とすることができるという特徴がある。
【００１３】
一方、上記光テープ用のフィルム状基板において、保護層として形成される薄膜の形成には、上記薄膜形成材料として例えば昇華性材料の一例であるＳｉＯが用いられるが、このような昇華性材料は加熱することで、固体から液体を経ずに直接気化されるため、従来用いられている電子ビーム法を適用するような場合にあっては、均一な加熱を行うことができず、蒸発量が不均一となり、均一な薄膜形成をさらに困難なものとするという問題がある。
【００１４】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、広幅かつ長尺のフィルム状基板上に機能性薄膜を長手方向だけでなく幅方向においても均一な膜厚で、効率的に安定して形成することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１６】
本発明の第１態様によれば、真空化された容器内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を蒸着によって当該フィルム状基板上に付着させることで薄膜の形成を行う薄膜形成装置において、
上記供給されるフィルム状基板と対向して配置され、上記薄膜形成材料として昇華性材料を収容するとともに、抵抗加熱法により当該昇華性材料を加熱して蒸発させる複数の蒸発用容器を備え、
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の距離寸法だけ、上記フィルム状基板の表面から個別に離間されたそれぞれの位置において、当該基板の幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【００１７】
本発明の第２態様によれば、真空化された容器内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を蒸着によって当該フィルム状基板上に付着させることで薄膜の形成を行う薄膜形成装置において、
上記供給されるフィルム状基板と対向して配置され、上記薄膜形成材料として昇華性材料を収容するとともに、抵抗加熱法により当該昇華性材料を加熱して蒸発させる複数の蒸発用容器を備え、
上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の略同じ距離寸法だけ上記フィルム状基板の表面から離間した位置において、当該基板の幅方向の異なる位置に配置されていることを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【００１８】
本発明の第３態様によれば、上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の表面から、少なくとも当該基板の幅寸法の０．２５倍の距離寸法だけ離間して配置されている第１態様又は第２態様に記載の薄膜形成装置を提供する。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の幅方向における中心を基準として当該幅方向に対称配置される第１態様から第３態様のいずれか１つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【００２０】
本発明の第５態様によれば、上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の上記幅の内側に配置される第１態様から第４態様のいずれか１つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【００２１】
本発明の第６態様によれば、上記それぞれの蒸発用容器として３個以上の上記蒸発用容器を備え、上記基板の上記幅方向において両端に配置される上記それぞれの蒸発用容器は、上記収容する昇華性材料の蒸発速度がその他の上記蒸発用容器よりも高くなるように、当該昇華性材料の加熱を行う第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【００２２】
本発明の第７態様によれば、上記それぞれの蒸発用容器として３個以上の上記蒸発用容器を備え、上記基板の上記幅方向において両端に配置される上記それぞれの蒸発用容器は、上記フィルム状基板の表面までの距離寸法が、その他の上記蒸発用容器よりも小さくなるように配置される第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【００２３】
本発明の第８態様によれば、上記それぞれの蒸発用容器は、上記収容する昇華性材料の蒸発のための加熱を行う加熱装置を備え、
上記フィルム状基板の上記幅方向における異なる位置に配置され、上記フィルム状基板に形成された薄膜の膜厚を検出する膜厚検出部と、
上記膜厚検出部による膜厚の検出結果に基づいて、それぞれの位置における膜厚が均一となるように上記それぞれの加熱装置における加熱温度を制御する制御装置とをさらに備える第１態様から第７態様のいずれか１つに記載の薄膜形成装置を提供する。
【００２４】
本発明の第９態様によれば、真空化された空間内において、連続的に供給されるフィルム状基板に対向して配置された薄膜形成材料を加熱蒸発させて、当該フィルム状基板上に蒸着により付着させることでもって薄膜の形成を行う薄膜形成方法において、
上記薄膜形成材料として昇華性材料を用い、上記フィルム状基板の供給方向に直交する幅方向における幅寸法の１．５倍以下の距離寸法だけ上記フィルム状基板の表面から離間したそれぞれの位置であって、かつ、当該基板の幅方向の異なる複数の位置に配置された上記それぞれの昇華性材料を抵抗加熱法により加熱して当該昇華性材料を蒸発させながら、上記供給されるフィルム状基板上に薄膜を形成することを特徴とする薄膜形成方法を提供する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、上記蒸発用容器が、上記薄膜形成材料として昇華性材料を収容するとともに、この収容された上記昇華性材料を抵抗加熱法により加熱することで、上記昇華性材料の蒸発を行うことにより、当該昇華性材料全体を略均一な温度分布にて加熱することができ、加熱むらを生じることなく、均一な蒸発を行うことができる。
また、上記蒸発用容器として複数の蒸発用容器が用いられ、それぞれの上記蒸発用容器が、上記フィルム状基板の幅寸法の１．５倍以下の距離寸法だけ上記フィルム状基板の表面から離間された位置において、上記幅方向の異なる位置に配置されていることにより、蒸着効率を低下させることなく、幅方向における膜厚の均一化を図ることができる。従って、均一膜厚でかつ効率的に安定した特性の機能性薄膜を形成することが可能となる。
また、上記フィルム状基板の表面から少なくとも当該基板の幅寸法の０．２５倍の距離寸法だけ離間して上記それぞれの蒸発用容器を配置することで、熱負けにより基板への損傷の発生を防止することができる。
また、上記それぞれの蒸発用容器が、上記幅方向における中心位置を基準として当該幅方向に対称配置されることで、上記膜均一化の達成のための管理を容易なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態にかかる薄膜形成装置１０１の概略構成図を図１に示す。図１に示すように、薄膜形成装置１０１は、真空ポンプ２ａ及び２ｂが接続され、その内部を真空化（あるいは減圧化）された空間として形成することが可能な真空容器１を備えている。また、この真空容器１の内部には、フィルム状基板７が巻回された状態で供給される供給ロール３と、この供給ロール３より供給されるフィルム状基板７を回転するその周面にて保持して薄膜を形成可能な状態とさせるとともに、当該薄膜形成の際にフィルム状基板７に付与される熱量を除去可能に冷却する冷却ドラム４と、上記薄膜が形成されたフィルム状基板７を巻き取る巻き取りロール５と、供給ロール３から冷却ドラム４を経由して巻き取りロール５までのフィルム状基板７の搬送を案内するとともに、このフィルム状基板７に対して張力を付与して弛みが発生することを防止する複数のガイドロール６とから構成される走行系の装置が配置されている。さらに、この真空容器１の内部には、冷却ドラム４と対向するように配置され、その内部に薄膜形成材料９を収容するとともに蒸発源として機能する蒸発用容器８とにより構成される蒸発源系の装置と、さらにフィルム状基板７の表面に形成された薄膜の膜厚を検出する膜厚検出部の一例である膜厚モニタ１１と膜厚モニタ光源１０とにより構成される光透過型モニタ系の装置とが配置されている。
【００２８】
また、図１に示すように、真空容器１はその内部に配置された仕切り板１２により上室Ａと下室Ｂとの２つの空間に分けられており、上記蒸発源系の装置は下室Ｂに配置され、また、上記走行系の装置及び光透過型モニタ系の装置は上室Ａに配置されている。なお、冷却ドラム４はその図示下方側周面が下室Ｂに位置されるように仕切り板１２を貫通して配置されており、下室Ｂに位置される周面において保持された状態のフィルム状基板７に対して、薄膜の形成が行われる。また、この仕切り板１２はそれぞれの室が他の室に対して汚染や真空度の面で、できるだけ影響しないようにすることを目的として設けられている。
【００２９】
また、真空容器１内における上室Ａと下室Ｂとのそれぞれは、真空ポンプ２ａ及び２ｂにより真空排気されて、例えば１０−３〜１０−５Ｐａの範囲の圧力を保つことが可能となっている。なお、このような真空ポンプ２ａ及び２ｂとしては、例えば、拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボ分子ポンプなどを用いることができる。
【００３０】
また、薄膜として機能性薄膜が形成されるフィルム状基板７は広幅かつ長尺のプラスチックフィルム基板であり、例えば、ポリ塩化ビニール、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネイト、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、フッ素樹脂フィルムなどの中から目的に応じて選択して形成された基板である。なお、本第１実施形態においては、強度、寸法安定性、電気特性に優れたポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられ、そのフィルム膜厚は６〜１５μｍ、フィルム幅は２００〜５００ｍｍの範囲のものを使用する。また、広幅のフィルム状基板とは、製造装置の大きさの現実的な限界を考慮して、２００ｍｍ〜３０００ｍｍ程度の範囲のフィルム状基板のことを言うものとするが、この中でも特に多用される５００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度の範囲内の幅を有するフィルム状基板のことをいうものとする。また、このような広幅のフィルム状基板のうちより、本第１実施形態においては、幅寸法Ｗが２００ｍｍのフィルム状基板７を用いて薄膜形成を行うものとする。
【００３１】
このようなフィルム状基板７が巻回された供給ロール３を真空容器１の上室Ａ内に配置して、真空ポンプ２ａ及び２ｂにより真空容器１内を真空排気して所定の圧力に保つ。その後、真空容器１内において、それぞれのガイドロール６及び冷却ドラム４を経て、巻き取りロール５にて巻き取ることで、フィルム状基板の搬送が行われる。なお、このフィルム状基板７の搬送速度は、例えば１０〜６０ｍ／分程度の速度で行われる。このような搬送が行われることで、供給ロール３に巻回されているフィルム状基板７は順次引き出されて、ガイドロール６を経て、冷却ドラム４に沿って搬送される。冷却ドラム４の表面（フィルム状基板の保持面）は、例えば−４０〜０℃の範囲の温度で冷却されており、一般に熱に弱いプラスチックフィルムが成膜時の熱によりしわやフィルム切れが発生しないように、フィルム状基板７を冷却する。冷却ドラム４に接している間に、フィルム状基板７の表面への機能性材料の成膜が真空蒸着法により行われる。
【００３２】
また、図１に示すように蒸発用容器８の内部には蒸着材料９が収納されており、このような蒸着材料９としては、電子部品用ではＣｕＮｉ、ＮｉＣｒ、ＮｉＴｉなどが、光学部品ではＭｇＯ、ＩＴＯ、ＣａＦなどが、磁気記録メディア用ではＣｏＣｒ、ＣｏＮｉ、Ｃｏなどが、光ディスク用ではフタロシアニンなどの色素材料が、装飾用ではＡｕ、Ａｇなどが、ガスバリア用としてはＡｌ、ＳｉＯ２などが用いられる。本第１実施形態においては、蒸着材料９として、ガスバリア膜や保護膜（例えば、光テープの機能層の保護用として用いられる保護膜）の形成用として用いられているＳｉＯ材料を用いるものとする。なお、このような保護膜の膜厚は例えば、３０〜１５０ｎｍの範囲である。
【００３３】
また、蒸着材料９を蒸発させるための加熱方法としては、電子ビーム加熱法、高周波誘導加熱法、抵抗加熱法などがあるが、本第１実施形態においては、ＳｉＯなどの昇華性材料を蒸着するのに適した抵抗加熱方式を採用するものとする。なお、この抵抗加熱方式とは、容器を導電性の抵抗体として電流を流して当該容器内部に配置された薄膜形成材料（ここでは昇華性材料）をジュール熱にて加熱することで、上記薄膜形成材料を蒸発させるような加熱方式のことであり、電子ビーム加熱法と比して、薄膜形成材料を部分的に加熱するのではなく、全体的に加熱することができ、均一な蒸発を行うことができるという利点を有している。
【００３４】
ここで、蒸発源系の装置における蒸着材料９が収容された状態の蒸発用容器８の外観及び一部内部構造を示す模式斜視図を図２に示す。図２に示すように、蒸発用容器８の内部には、補助ヒーター兼ケース１３の中に２枚のメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂが対向して配置されている。補助ヒーター兼ケース１３やメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂはタンタルやモリブデン、タングステンなどの材料により形成されている。また、補助ヒーター兼ケース１３とメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂはリード１４ａ、１４ｂと呼ばれる電極に蒸発用容器８の外部より接続されており、さらにリード１４ａ、１４ｂは直流電源や交流電源に接続されている。リード１４ａ、１４ｂから供給された電流により補助ヒーター兼ケース１３やメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂは加熱される。電源から供給される電流は例えば１００〜５００Ａであり、電流が多く流れると補助ヒーター兼ケース１３やメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂの温度が上がり、結果として蒸発速度は増加する。蒸着材料９は、加熱する前に、あらかじめケースカバー１６をあけて補助ヒーター兼ケース１３とメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂの間のスペースに充填されている。蒸着材料９は補助ヒーター兼ケース１３やメッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂにより加熱されて蒸発（すなわち、昇華）し、メッシュ型ヒーター１５ａ、１５ｂのメッシュ部から蒸発用容器８の外に放出されて、フィルム状基板７の表面に向かい、当該表面に蒸着されることで薄膜が形成される。
【００３５】
このような構成を有する薄膜形成装置１０１において、本第１実施形態においては、蒸発源、すなわち、蒸発用容器８の設置位置と個数とを工夫することにより、形成された薄膜の膜厚の均一性を、高い蒸着効率を維持しながら実現している。
【００３６】
このような蒸発用容器８の設置位置及び個数について以降に具体的に説明する。まず、薄膜形成装置１０１において、１台の蒸発用容器８を設置した場合におけるこの蒸発用容器８とフィルム状基板７の表面との間の距離Ｈと、蒸着効率及び膜厚の幅方向における均一化率（幅均一化率）との関係を示すグラフ形式の図を図３に示す。なお、図３においては、距離Ｈとして実際の距離Ｈの表示に加えて、図４のフィルム状基板７と蒸発用容器８との配置関係を示す模式説明図に示すように、距離Ｈをフィルム状基板７の幅寸法Ｗにて除した規格化距離Ｈ／Ｗをも表示している。また、蒸着効率とは、蒸着材料９より蒸発した原子がフィルム状基板７の表面にどれくらい付着したのかの比率を示す値であり、蒸発した蒸着材料９の材料重量とフィルム状基板７に付着した材料重量を測定することで求めることができる。また、幅均一化率とは、目標膜厚に対して±５％以内の膜厚となっている部分（幅）が、フィルム状基板７の幅方向における成膜部分（幅）に対して存在する比率のことである。従って、フィルム状基板７において、成膜した部分の全てがその幅方向で目標膜厚に対して±５％以内にあるような場合には幅均一化率が１００％となる。本発明においては、この幅均一化率が１００％となることを目指すものである。なお、この形成された薄膜の膜厚はフィルム状基板７の幅方向に２．５ｃｍ間隔で配置されているそれぞれの膜厚モニタ１１により測定される。また、図３においては、縦軸に蒸着効率（％、図示黒丸にて示す）と幅均一化率（％、図示白丸にて示す）を示し、横軸に距離Ｈ（ｃｍ）を示している。
【００３７】
図３に示すように、蒸着効率と幅均一化率は相反する傾向を示し、蒸着効率が略２５％にて幅均一化率が９５％に達し、薄膜形成における幅方向の均一性が確保できることを示す。一方、本発明においては、蒸着効率と幅均一化率との両立を目的とするため、蒸着効率が５０％以上の範囲を適正位置範囲、すなわち、距離Ｈが３５ｃｍ以下の範囲（規格化距離Ｈ／Ｗが１．７５以下の範囲）において幅方向の均一化、つまり、目標膜厚に対して±５％以内の膜厚を得ることができる幅方向の部分を成膜幅に対して１００％とすることを可能とすることに対する検討を行っている。ただし、図３に示すように薄膜形成装置１０１において蒸発用容器８が１台しか備えられていないような場合にあっては、上述のような蒸着効率と幅均一化率との両立を実現することができないことから、図５のフィルム状基板７と蒸発用容器８との配置関係の模式説明図に示すように、蒸発用容器８を複数台設置、例えば２台設置とするものとする。
【００３８】
図５に示す模式説明図においては、フィルム状基板７の幅寸法をＷ、それぞれの蒸発用容器８（すなわち蒸発源）からフィルム状基板７の表面までの距離をＨ、フィルム状基板７の幅方向における中心位置から各々の蒸発用容器８までの距離寸法をＬとして示している。
【００３９】
このような蒸発用容器８の配置において、幅寸法Ｗが２０ｃｍのフィルム状基板７を用いて、規格化距離Ｈ／Ｗが１．７５以下の範囲内で、上記中心位置から各々の蒸発用容器８までの距離寸法Ｌを可変させて、薄膜形成を行い、蒸着効率と幅均一化率との測定を行い、その結果を図６のグラフ形式の図に示す。なお、図６においては、縦軸に蒸着効率を示し、横軸に距離寸法Ｌを示す。また、規格化距離Ｈ／Ｗ＝１の場合（白丸及び黒丸）とＨ／Ｗ＝１．５の場合（白三角及び黒三角）の２つの場合のグラフを示すとともに、幅均一化率が略１００％である場合を図示白丸又は白三角で示し、幅均一化率が１００％を下回るような場合、すなわち目標膜厚に対して±５％を超えるような膜厚が存在するような場合を図示黒丸又は黒三角で示している。
【００４０】
図６から判るように、規格化距離Ｈ／Ｗが１の場合及び１．５の場合のそれぞれにおいて、距離寸法Ｌが大きくなるにつれて蒸着効率が低下する傾向があることが判る。また、規格化距離寸法Ｈ／Ｗ＝１の場合では、距離Ｌが４ｃｍ〜９．５ｃｍの範囲内にて蒸着効率が５０％以上となっており、一方、規格化距離寸法Ｈ／Ｗ＝１．５の場合では、距離Ｌが４ｃｍ〜６ｃｍの範囲内にて蒸着効率が５０％以上となっている。さらに、規格化距離寸法Ｈ／Ｗ＝１の場合では、距離Ｌが８ｃｍ、１０ｃｍの配置にて、幅均一化率が略１００％に達しており、規格化距離寸法Ｈ／Ｗ＝１．５の場合では、距離Ｌが６ｃｍ〜１２ｃｍの範囲内で、幅均一化率が略１００％に達している。なお、図６においては示さないが、規格化距離Ｈ／Ｗ＝１．７５では、距離寸法Ｌが全ての範囲で蒸着効率が５０％未満となるため、上述の要件を満たすことができない。この図６からは、２台の蒸発用容器８間の距離２Ｌは１５〜２０ｃｍが好ましいということができる。なお、この距離２Ｌの上限値は、少なくとも、端部に配置される蒸発用容器８がフィルム状基板７の端部の外側に配置されることを防止するために、フィルム状基板７の幅寸法よりも小さな値とされることが好ましい。
【００４１】
さらに、規格化距離Ｈ／Ｗ＝１．０の場合であって、距離寸法Ｌ＝８ｃｍの場合におけるフィルム状基板７の幅方向の位置における膜厚を示すグラフ形式の図を図７に示す。なお、図７においては、上記膜厚として、基準膜厚に対する実際の膜厚の比である規格化膜厚を縦軸に示し、フィルム状基板７における幅方向の位置を横軸に示す。また、幅方向位置は、中心位置を基準位置として０ｃｍで表し、図示右方向に中心位置からの距離寸法をプラス寸法で示し、図示左方向に中心位置からの距離寸法をマイナス寸法で示している。
【００４２】
図７に示すように、規格化距離Ｈ／Ｗ＝１．０、２台の蒸発用容器８間の間隔寸法２Ｌ＝１６ｃｍでは、フィルム状基板８の幅方向における全ての位置において、規格化膜厚を基準値である１．０に対して、±５％以内に納める、すなわち、目標膜厚に対して±５％以内の膜厚として幅均一化率１００％を実現することができることが判る。
【００４３】
また、図７に示す膜厚分布線図からは、それぞれの蒸発用容器８の配置位置付近において、形成される膜厚が略ピークに達しており、さらにそれぞれの蒸発用容器８の間の位置である幅方向の中心位置においては上記それぞれのピーク位置よりも形成される膜厚が薄くなっていることが判る。さらに、上記幅方向における両端部では、最も膜厚が薄くなっていることが判る。このような膜厚分布の特徴から、上記幅方向の中心位置における膜厚が基準膜厚となるように設定することで、それぞれの蒸発用容器８の配置位置付近にて形成される膜厚が上記基準膜厚の＋５％を超過しないようにすることができ、また、上記幅方向における両端部にて形成される膜厚が上記基準膜厚の−５％を下回らないようにすることができる。また、このような考え方、すなわち、それぞれの蒸発用容器８の配置位置付近にて形成される膜厚と上記幅方向の両端部にて形成される膜厚とを考慮しながら、上記距離Ｌを設定することが望ましい。
【００４４】
なお、薄膜形成装置１０１においては、２台の蒸発用容器を設置しているが、上述のそれぞれの条件では成膜時においてフィルム状基板７の熱負けが発生していないことを確認している。ただし、蒸発用容器８とフィルム状基板７との距離寸法Ｈを５ｃｍ以下とすると熱負けが発生する可能性が高いため、例えば、規格化距離Ｈ／Ｗの下限値は０．２５程度とすることが好ましい。
【００４５】
なお、フィルム状基板７に対する蒸着による成膜後、機能性材料が形成されたフィルム状基板７は、膜厚モニタ１１の前を通過し、巻き取りローラー５に巻回されて機能性薄膜の形成工程は終了する。
【００４６】
また、それぞれの蒸発用容器８は、同じ能力を有するものを設置することが好ましく、さらに、フィルム状基板７の幅方向における中心位置を基準として左右対称配置とすることが望ましい。
【００４７】
上記第１実施形態によれば、薄膜形成装置１０１において、昇華性材料を用いて、フィルム状基板７上に薄膜の形成を行う場合に、電子ビーム法を用いて昇華性材料を蒸発させるのではなく、抵抗加熱法を用いていることにより、固体から液体を経ずに気化される上記昇華性材料を均一に加熱することができ、加熱むらによる蒸着むらが発生することを抑制することができ、薄膜の膜均一化に寄与することができる。
【００４８】
また、薄膜形成装置１０１において、規格化距離Ｈ／Ｗを１．５以下（例えばＨ／Ｗを１〜１．５）として、さらに、それぞれの蒸発用容器８間の距離寸法２Ｌを１２〜２０ｃｍ（すなわち、距離Ｌを６〜１０ｃｍ）の範囲となるように、２台の蒸発用容器８の設置位置を決定することにより、従来の方法では困難であった蒸着効率と幅均一化率との両立を、蒸着効率を５０％以上かつ幅均一化率を１００％として具体的に実現することができる。
【００４９】
（第２実施形態）
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２の実施形態にかかる薄膜形成装置２０１におけるフィルム状基板７とそれぞれの蒸発用容器２８との配置関係を示す模式説明図を図８に示す。
【００５０】
図８に示すように、本第２実施形態の薄膜形成装置２０１においては、上記第１実施形態の場合よりも、幅寸法が大きなフィルム状基板７が用いられることを考慮して、このような広幅のフィルム状基板７に対処可能とすべく、複数の蒸発用容器として例えば３台の蒸発用容器２８が設置されている。なお、蒸発用容器２８の構造及び機能は、図１及び図２の蒸発用容器８と同じである。また、本第２実施形態の薄膜形成装置２０１においては、蒸発用容器２８の設置台数やフィルム状基板７の幅寸法等が異なる点を除いては、上記第１実施形態の薄膜形成装置１０１と同じ構成を有しているため、以下の説明においては、上記第１実施形態との相違点を中心に説明するものとする。
【００５１】
図８に示すように、薄膜形成装置２０１においては、幅寸法が５０ｃｍのフィルム状基板７が用いられ、フィルム状基板７の表面とそれぞれの蒸発用容器２８との間の距離Ｈが２０ｃｍ（規格化距離Ｈ／Ｗ＝０．４）とされている。また、３台の蒸発用容器２８のうちの中央に配置される蒸発用容器２８は、フィルム状基板７の幅方向における中心位置に配置され、この中心位置から左右方向それぞれに距離寸法Ｌ＝１６ｃｍだけ離れた位置に残りの２台の蒸発用容器２８が設置されている。なお、フィルム状基板７の中心位置から両端の蒸発用容器２８までの距離寸法Ｌは、フィルム状基板７の幅方向の両端に対して外側の位置でも膜厚の均一性は確保可能であるが、蒸着効率が低下することとなるため、少なくともフィルム状基板の幅方向の両端よりも内側の位置に配置することが好ましい。
【００５２】
このような３台の蒸発用容器２８の配置構成を有する薄膜形成装置２０１において、フィルム状基板７上に薄膜の形成を行った場合のその幅方向の位置における膜厚分布状態を示すグラフ形式の図を図９に示す。なお、図９においては、縦軸に規格化膜厚を示し、横軸にフィルム状基板７における幅方向の位置をその中心位置を基準として示している。
【００５３】
図９の膜厚分布線Ｘに示すように、フィルム状基板７において形成された薄膜は、幅方向におけるほとんどの位置で、規格化膜厚が１．０±０．０５以内となっている。ただし、フィルム状基板７の両端付近の位置においては、規格化膜厚が０．９５を僅かに下回っている。
【００５４】
このような両端位置での規格化膜厚の低下を防止するための対策を施した結果が図９の膜厚分布曲線Ｙである。具体的には、３台の蒸発用容器２８のうちの両端に位置されるそれぞれの蒸発用容器２８に流す電流を、中央に位置される蒸発用容器２８へ流す電流よりも大きくさせて、収容されている蒸着材料をより加熱して、その蒸発速度を増加させることで、幅方向における両端位置での形成される膜厚を大きくし、膜厚分布の均一化を図るものである。このような蒸発速度として、例えば中央位置における蒸発速度よりも両端における蒸発速度を１０％程度増加させるように、上記両端のそれぞれの蒸発用容器２８への電流値を増加させている。このようにすることで、図９に示すように、幅方向における全ての位置で、規格化膜厚を１．０±０．０５以内とすることができ、形成された膜厚の均一性をより向上させることができる。なお、このような膜厚分布が得られるような場合にあっては、上記幅方向の中心位置の膜厚と両端位置の膜厚との平均値を基準膜厚として、この基準膜厚に対して、上記中心位置の膜厚が＋５％を超過しないように、かつ、上記両端位置の膜厚が−５％を下回らないように、距離Ｌを設定することが望ましい。
【００５５】
なお、このようなそれぞれの蒸発用容器２８における電流値の制御は、例えば、図１０に示すように、薄膜形成装置２０１において、それぞれの蒸発用容器２８における加熱装置、すなわち、メッシュ型ヒーター、補助ヒーター兼ケース、及びリード電極による蒸着材料の加熱動作の制御を行う制御装置３０を備えさせて、フィルム状基板７上に形成された薄膜の膜厚を、それぞれの膜厚モニタ１１により検出し、当該検出結果を制御装置３０に入力するとともに、制御装置３０において検出される膜厚が略均一な状態（例えば、目標膜厚に対して±５％以内）となるように、それぞれの蒸発用容器２８における加熱動作の制御、すなわち、供給する電流値の制御を行い、形成される薄膜の均一化を図ることもできる。
【００５６】
また、このように供給する電流の制御を行うような場合に代えて、例えば、３台の蒸発用容器２８のうちの両端に位置されるそれぞれの蒸発用容器２８とフィルム状基板７の表面との間の距離寸法Ｈを、中央に位置される蒸発用容器２８とフィルム状基板７の表面との間の距離寸法Ｈよりも小さくすることで、両端における蒸着量を増加させて、膜厚分布の均一化を図ることもできる。
【００５７】
なお、本第２実施形態においては、複数の蒸発用容器として３台の蒸発用容器２８を設置するような場合について説明したが、蒸発用容器の台数はこのような場合にのみ限定されるものではない。例えば、このような場合に代えて、４台以上の蒸発用容器を設置するような場合であってもよい。ただし、複数の蒸発用容器を設置するような場合にあっては、幅方向の中心位置を基準として対称配置することが、膜厚の管理をより容易なものとすることができる点において好ましい。
【００５８】
上記第２実施形態によれば、フィルム状基板７の幅寸法が大きくなり、２個の蒸発用容器よりもさらに多くの蒸発用容器を設置するような場合であっても、蒸着効率の向上と幅均一化率の向上とを両立して実現することができる。
【００５９】
また、このように多数の蒸発用容器２８を設置するような場合にあっては、両端における膜厚が低くなるような傾向があるが、両端に位置されるそれぞれの蒸発用容器２８の蒸発量を増加させるような制御を行うことで、形成される薄膜の膜厚分布を略均一なものとすることができる。さらに、このような制御を、膜厚モニタ１１により検出された膜厚の検出結果に基づいて行うことで、より高精度に膜厚の制御を行うことができ、高い機能を有する機能性薄膜を高精度かつ効率的に形成することができる。
【００６０】
なお、上記それぞれの実施形態においては、複数の蒸発用容器をフィルム状基板７の表面から同じ距離寸法だけ離間した位置に配置するような場合について説明したが、本発明はこのような場合についてのみ限定されるものではない。このような場合に代えて、規格化距離Ｈ／Ｗが１．５以下の範囲内における異なる距離寸法Ｈを有するそれぞれの位置に、それぞれの蒸発用容器を配置するような場合であってもよい。このような場合にあっては、各々の蒸発用容器より蒸着される薄膜の膜厚が略均一となるように、供給する電流の個別制御を行うか、あるいは、蒸発用容器の上記距離寸法を個別調整することが望ましい。
【００６１】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる薄膜形成装置の概略構成図である。
【図２】上記第１実施形態の薄膜形成装置が備える蒸発用容器の概略図である。
【図３】薄膜形成装置において蒸発用容器を１台のみ設置する場合におけるフィルム状基板と蒸発用容器との距離寸法に対する蒸着効率と幅均一化率を示すグラフ形式の図である。
【図４】図３におけるフィルム状基板と蒸発用容器との配置関係を説明する模式説明図である。
【図５】薄膜形成装置において、２台の蒸発用容器を設置した場合におけるフィルム状基板と蒸発用容器との配置関係を説明する模式説明図である。
【図６】図５の配置関係において、それぞれの蒸発用容器の間の距離寸法と蒸着効率との関係を示すグラフ形式の図である。
【図７】図５の配置関係における幅方向の膜厚分布を示すグラフ形式の図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかる薄膜形成装置におけるフィルム状基板と３台の蒸発用容器の配置関係を示す模式図である。
【図９】図８の配置関係における幅方向の膜厚分布を示すグラフ形式の図である。
【図１０】上記第２実施形態の変形例にかかる薄膜形成装置の模式構成図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    真空容器
２ａ  真空ポンプ
２ｂ  真空ポンプ
３    供給ロール
４    冷却ドラム
５    巻き取りロール
６    ガイドロール
７    フィルム状基板
８    蒸発用容器
９    蒸着材料
１０    膜厚モニタ用光源
１１    膜厚モニタ
１２    仕切り板
１３    補助ヒーター兼ケース
１４ａ  リード
１４ｂ  リード
１５ａ  メッシュ型ヒーター
１５ｂ  メッシュ型ヒーター
１６    ケースカバー
Ａ    上室
Ｂ    下室
Ｗ    フィルム状基板の幅寸法
Ｈ    フィルム状基板と蒸発用容器との間の距離寸法
Ｌ    フィルム状基板の幅方向における中心位置から蒸発用容器までの距離寸法
【図１】
2006016628.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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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