(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバー内で、基材搬送装置により連続走行する長尺帯状基材に、加熱装置により蒸発材料を加熱蒸発させ、当該基材の表面に蒸着させて成膜を行う真空蒸着装置の運転方法であって、
前記真空蒸着装置に、
水晶振動子の発振周波数変化を検出することにより成膜速度や膜厚をモニターすることができる検出手段と、
前記基材搬送装置、加熱装置を制御する制御手段と、
記憶手段と、
長尺帯状基材と蒸発源との間に進退可能に配置され、進出位置において長尺帯状基材と蒸発源との間を遮断して蒸発材料が長尺帯状基材に付着するのを阻止するシャッターと、
このシャッターの進退に伴い検出手段の水晶振動子と蒸発源との間に挿脱可能に配置され、シャッターが後退位置に位置したときに水晶振動子と蒸発源との間を遮断して蒸発原料が検出手段に付着することを阻止するシールドと、を設けて、
予め実験により、長尺帯状基材に長手方向における膜厚が均一となるように成膜した場合における成膜作業開始時点からの経過時間とその時間における加熱装置の出力を測定して得られた時間と出力の関係を前記記憶手段に記憶しておき、
成膜作業開始前の成膜速度を安定させるための予備加熱段階は、上記シャッターを進出位置に位置させた上で、上記検出手段により得られた検出結果に基づいて、所望の成膜速度になるように加熱装置の出力を制御し、
所望の成膜速度になった後、基材搬送装置を駆動させると共に、シャッターを後退位置に位置させて、検出手段と蒸発源との間にシールドを位置させた上で、長尺帯状基材への成膜作業を開始し、
成膜作業開始後は、上記記憶手段により記憶した経過時間の出力と一致させるように加熱装置の出力を制御することで成膜作業を行うことを特徴とする真空蒸着装置の運転方法。
【請求項２】
真空チャンバー内で、基材搬送装置により連続走行する長尺帯状基材に、加熱装置により蒸発材料を加熱蒸発させ、当該基材の表面に蒸着させて成膜を行う真空蒸着装置において、
水晶振動子の発振周波数変化を検出することにより成膜速度や膜厚をモニターすることができる検出手段と、
前記基材搬送装置、加熱装置を制御する制御手段と、
長尺帯状基材と蒸発源との間に進退可能に配置され、進出位置において長尺帯状基材と蒸発源との間を遮断して蒸発材料が長尺帯状基材に付着するのを阻止するシャッターと、
シャッターの進退に伴い検出手段の水晶振動子と蒸発源との間に挿脱可能に配置され、シャッターが後退位置に位置したときに水晶振動子と蒸発源との間を遮断して蒸発原料が検出手段に付着することを阻止するシールドと、
記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、予め実験により、長尺帯状基材に長手方向における膜厚が均一となるように成膜した場合における成膜作業開始時点からの経過時間とその時間における加熱装置の出力を測定して得られた時間と出力の関係を記憶してあり、
前記制御手段は、
成膜作業開始前の成膜速度を安定させるための予備加熱段階では、上記検出手段の結果に基づいて、所望の成膜速度になるように加熱装置の出力を制御する第一加熱制御部と、
成膜作業開始後は、上記記憶装置により記憶した経過時間の出力と一致させるように加熱装置の出力を制御する第二加熱制御部と、
所望の成膜速度になった後、基材搬送装置を駆動させて長尺帯状基材への成膜作業を開始する搬送制御部と、
予備加熱段階では、基材搬送装置を停止させると共に、シャッターを進出位置に位置させ、成膜作業を開始する際、基材搬送装置を駆動させると共に、シャッターを後退位置に位置させ、長尺帯状基材への成膜作業を開始するシャッター制御部と、から構成されていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項３】
前記シャッターとシールドとが一体に形成されており、シャッターが後退位置に位置したとき、シールドが水晶振動子と蒸発源との間に挿入されるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記シャッターと水晶振動子とが一体に形成されており、シャッターが後退位置に位置したとき、水晶振動子がシールドの影に隠れるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の真空蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空チャンバー内で、基材搬送装置により連続走行する長尺帯状基材に、加熱装置により蒸発材料を加熱蒸発させ、当該基材の表面に蒸着させて成膜を行う真空蒸着装置の運転方法および真空蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、真空チャンバー内で、加熱装置により蒸発材料を加熱蒸発させ、基材の表面に蒸着させて成膜を行う真空蒸着装置がある。また、長尺帯状基材に成膜する場合は、真空チャンバー内で、基材搬送装置により長尺帯状基材を連続走行させながら、成膜を行うものが開発されている。そして、長尺帯状基材に成膜を行う場合、成膜装置は長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜を行うことが望まれる。そこで、長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜を行う場合、成膜速度や膜厚をモニターしながら、成膜量を制御している。成膜量の制御は、加熱装置により蒸発材料の蒸発速度を調整することで成膜速度を制御して行われる。その他、真空チャンバー内の真空度、基材の搬送速度などの蒸着条件を調整することで行われる場合もある。
【０００３】
成膜速度や膜厚をモニターする手段としては、水晶振動子の発振周波数変化から成膜量を検出する水晶発振式膜厚計や、成膜後の基材の光透過率を測定して膜厚を求める光学式膜厚計を利用する方法や、蒸発材料の蒸発速度を蒸発速度計（電子衝撃式、原子吸光式など）で測定して理論的に成膜速度を求める方法がある。
【０００４】
長尺帯状基材に長手方向に均一な膜厚で成膜する技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されたものがある。特許文献１には、イオンプレーティング法を用いて成膜する場合において膜厚を均一にする方法が示されている。この方法は、イオンプレーティング成膜装置に一般的に設置されているバイアス電極に流れる電流、若しくは、前記装置に設置したファラデーカップに流れる電流を測定し、蒸発材料の蒸発量をモニターすることで、成膜量を制御している。また、特許文献２には、蒸着ゾーンの始点から終点に至る以前の位置にある測定点に光学式膜厚計を設け、測定点までの膜厚を測定することで連続フィルム状基板に最終的に成膜される膜厚を求め、成膜量を制御することで膜厚を均一にする真空蒸着装置が示されている。
【０００５】
その他、関連する技術として、特許文献３には、金属の結晶がデンドライト成長した構造を有する光吸収膜を成膜する場合において、成膜速度や膜厚をモニターすることなく、適正な成膜速度で蒸着させる方法が開示されている。この方法は、予め実験により、良好な膜質の光吸収膜が実現できた場合における成膜作業開始時点からの経過時間とその時間における蒸着用ボートへの投入電力を測定し、得られた時間と投入電力の関係を記憶装置に予め記憶しておく。そして、以後の光吸収膜の成膜においては、前記記憶装置により記憶した経過時間の投入電力と一致させるように蒸着用ボートの投入電力を制御している。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３０６５８６号公報
【特許文献２】特開平８−２２５９４０号公報
【特許文献３】特開２００３−１３２０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記いずれの技術を用いても、成膜速度や膜厚をモニターしながら長尺帯状基材に成膜を行う場合、以下の不都合がある。
【０００８】
上記水晶発振式膜厚計を用いて成膜速度をモニターする場合、成膜が行われている基材の近傍に水晶振動子センサを配置し、水晶振動子の表面に蒸着させて、成膜量を検出する。しかし、水晶振動子に蒸着した膜の膜厚（膜の重さ）がある程度大きくなると、水晶振動子が発振しなくなったり、蒸着膜が水晶振動子から剥離したりする。その結果、水晶振動子の発振周波数変化を正確に測定することができなくなる。そのため、成膜速度が大きい場合、短時間しかモニターすることができない。例えば、50μm/secの成膜速度で成膜を行う場合、5分程度しかモニターすることができない。また、水晶振動子にシャッターを設けて間欠的に成膜速度をモニターする方法や複数の水晶振動子を切り替えながら成膜速度をモニターする方法もある。しかし、成膜速度が大きくかつ長時間の成膜を行う場合、前者は成膜速度をモニターする間隔を長くする必要があり、正確な成膜量の制御ができない。後者は、1．大量の水晶振動子を必要とする、2．それら大量の水晶振動子を収納するための装置が巨大化する、などの問題がある。したがって、長尺帯状基材に対して成膜を行う場合は長時間に亘りモニターすることが望まれるため、水晶発振式膜厚計は実用的ではない。
【０００９】
上記光学式膜厚計を利用する場合、基材に光透過性がない（例えば、銅などの金属）場合は利用することができない。
【００１０】
電子衝撃式や原子吸光式などの蒸発速度計を利用する場合、一般的には、成膜装置に窓部を設け、当該窓部を透過する光を成膜装置の外部に配置した受光部により感知し、この光に基づいて、蒸発材料の蒸発速度を測定する構成である。この構成により、受光部は蒸発材料が付着することがないが、窓部は成膜装置において蒸発源を臨む位置に設けられることから蒸発材料が付着する。そのため、成膜時間が長くなると、蒸発材料の付着により窓部がくもるので、正しく測定することが困難になる。
【００１１】
特許文献１に示す方法では、蒸発材料を蒸気化・イオン化する必要があるが、蒸発材料によってはすべての蒸発粒子がイオン化せず、また、イオン化の割合も一定ではないので、蒸発材料の蒸発量とバイアス電極に流れる電流に相関がない場合がある。また、この方法は蒸発粒子をイオン化する必要がない真空蒸着には利用することができない。ファラデーカップに流れる電流を測定する場合も同様の理由から利用することができない。
【００１２】
特許文献２に示す真空蒸着装置では光学式膜厚計を用いており、基材に光透過性がない場合や、成膜により基材が光透過性を喪失した場合などは利用することができない。
【００１３】
特許文献３に示す方法は、金属の結晶がデンドライト成長した構造を有する良好な光吸収膜を成膜する場合の適正な成膜速度で蒸着させる方法である。また、前記光吸収膜は、成膜装置内に設置された基板ホルダー上に配置した片状の基板に成膜されるものである。したがって、前記特許文献３に示す方法は長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜する技術とは全く異なったものである。
【００１４】
そこで、本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その主目的は、長尺帯状基材に成膜するにあたり、基材長手方向の膜厚を均一にすることができる真空蒸着装置の運転方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、この運転方法に適した真空蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、真空チャンバー内で、基材搬送装置により連続走行する長尺帯状基材に、加熱装置により蒸発材料を加熱蒸発させ、当該基材の表面に蒸着させて成膜を行う真空蒸着装置の運転方法に係るものである。
【００１６】
本発明運転方法の実施に用いる真空蒸着装置は、成膜速度や膜厚をモニターすることができる検出手段と、基材搬送装置、加熱装置を制御する制御手段と、記憶手段を有する。
【００１７】
特に、本発明運転方法は以下の構成を具えることを特徴とする。
【００１８】
予め実験において、長尺帯状基材に長手方向における膜厚が均一となるように成膜を行う。そして、実験時の成膜作業開始時点からの経過時間とその時間における加熱装置の出力を測定して得られた時間と出力の関係を前記記憶手段に記憶する。以後の長尺帯状基材への成膜は次のように行う。まず、成膜作業開始前の成膜速度を安定させるための予備加熱段階では、前記検出手段により得られた検出結果に基づいて、所望の成膜速度になるように加熱装置の出力を制御する。次に、所望の成膜速度になった後、基材搬送装置を駆動させて長尺帯状基材への成膜作業を開始する。そして、成膜作業開始後は、前記記憶手段により記憶した経過時間の出力と一致させるように加熱装置の出力を制御することで成膜作業を行う。
【００１９】
この構成によれば、前記検出手段は予備加熱段階の短時間においてのみ成膜速度をモニターし、長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜を行うことができる。
【００２０】
本発明運転方法の実施に用いる真空蒸着装置の上記検出手段は、水晶振動子の発振周波数変化を検出することにより成膜速度や膜厚をモニターすることが可能な水晶発振式の膜厚測定方法を使用することが好ましい。
【００２１】
水晶発振式の膜厚測定方法は、水晶振動子の表面に蒸着した膜の厚さ（膜の重さ）による発振周波数変化から成膜量を検出することができる。このような検出手段を用いることで、成膜される基材に光透過性がない場合や、蒸発材料の成膜により基材が光透過性を喪失する場合などであっても、成膜量を検出することができる。また、このような検出手段は、蒸発材料の蒸発粒子がイオン化され難い、イオン化割合が一定しない若しくはイオン化されない場合であっても成膜量を検出することができる。
【００２２】
さらに本発明運転方法の実施に用いる真空蒸着装置は、長尺帯状基材と蒸発源との間に進退可能なシャッターを有することが好ましい。そして、本発明運転方法は、成膜作業を開始する際、基材搬送装置を駆動させると共に、当該シャッターを後退位置に位置させ、長尺帯状基材への成膜作業に移行することを特徴とする。このシャッターは後退位置において、蒸発材料の蒸発粒子が長尺帯状基材に至るようになっている。また、このシャッターは進出位置において、長尺帯状基材と蒸発源との間を遮断して、蒸発材料の蒸発粒子が当該基材に付着するのを阻止するようになっている。
【００２３】
この構成により、成膜作業開始前の予備加熱段階において、このシャッターを進出位置に位置させておくことにより、蒸発材料の蒸発粒子が長尺帯状基材に付着するのを阻止することができる。そして、予備加熱段階において所望の成膜速度で安定した後、基材搬送装置を駆動させると共に、このシャッターを後退位置に位置させて、長尺帯状基材への成膜作業を開始することができる。
【００２４】
また本発明は、真空チャンバー内で、基材搬送装置により連続走行する長尺帯状基材に、加熱装置により蒸発材料を加熱蒸発させ、当該基材の表面に蒸着させて成膜を行う真空蒸着装置に係るものである。
【００２５】
本発明装置は、成膜速度や膜厚をモニターすることができる検出手段と、基材搬送装置、加熱装置を制御する制御手段と、記憶装置とを備える。この記憶装置には、予め実験により、長尺帯状基材に長手方向における膜厚が均一となるように成膜した場合における成膜作業開始時点からの経過時間とその時間における加熱装置の出力を測定して得られた時間と出力の関係を記憶してある。
【００２６】
特に、前記制御手段は、加熱装置の出力制御と基材搬送装置の駆動制御をする第一加熱制御部、第二加熱制御部および搬送制御部から構成されている。
【００２７】
第一加熱制御部は、成膜作業開始前の成膜速度を安定させるための予備加熱段階において、上記検出手段の検出結果に基づいて、所望の成膜速度になるように加熱装置の出力を制御する。
【００２８】
第二加熱制御部は、成膜作業開始後の加熱装置の出力を上記記憶装置により記憶した経過時間の出力と一致させるように制御する。
【００２９】
搬送制御部は、所望の成膜速度になった後、基材搬送装置を駆動させて長尺帯状基材への成膜作業を開始する制御を行う。
【００３０】
この構成によれば、上記検出手段は予備加熱段階の短時間においてのみ成膜速度をモニターし、長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜を行うことができる。
【００３１】
本発明装置の上記検出手段は、水晶振動子の発振周波数変化を検出することにより成膜速度や膜厚をモニターすることが可能な水晶発振式膜厚計であることが好ましい。
【００３２】
水晶発振式膜厚計は、水晶振動子の表面に蒸着した膜の厚さ（膜の重さ）による発振周波数変化から成膜量を検出することができる。このような検出手段を用いることで、成膜される基材に光透過性がない場合や、蒸発材料の成膜により基材が光透過性を喪失する場合などであっても、成膜量を検出することができる。また、このような検出手段は、蒸発材料の蒸発粒子がイオン化され難い、イオン化割合が一定しない若しくはイオン化されない場合であっても成膜量を検出することができる。
【００３３】
さらに本発明装置は、長尺帯状基材と蒸発源との間に進退可能なシャッターを備え、上記制御手段はこのシャッターを制御するためのシャッター制御部を有することが好ましい。このシャッター制御部は、成膜作業を開始する際、基材搬送装置を駆動させると共に、当該シャッターを後退位置に位置させ、長尺帯状基材への成膜作業を開始する制御を行うことを特徴とする。このシャッターは後退位置において、蒸発材料の蒸発粒子が長尺帯状基材に至るようになっている。また、このシャッターは進出位置において、長尺帯状基材と蒸発源との間を遮断して、蒸発材料の蒸発粒子が当該基材に付着するのを阻止するようになっている。
【００３４】
この構成により、成膜作業開始前の予備加熱段階において、このシャッターを進出位置に位置させておくことにより、蒸発材料の蒸発粒子が長尺帯状基材に付着するのを阻止することができる。そして、予備加熱段階において所望の成膜速度で安定した後、基材搬送装置を駆動させると共に、このシャッターを後退位置に位置させて、長尺帯状基材への成膜作業を開始することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明運転方法および装置によれば、予備加熱段階の短時間においてのみ成膜速度をモニターするので、上記検出手段は成膜速度のモニター可能時間が短時間であってもよい。そして、成膜作業中は成膜速度をモニターしないで、予め実験により得られた成膜作業開始からの時間と加熱装置の出力の関係を記憶手段に記憶しておき、記憶した経過時間の出力と一致させるように加熱装置の出力を制御することで、長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３７】
（装置構成）
本発明真空蒸着装置は、代表的には、図１に示すように、真空チャンバー2と、基材搬送装置3と、ルツボ4と、電子銃5と、水晶発振式膜厚計6を有する。また本発明真空蒸着装置は、図１には示していないが、構成を示すブロック図２に示すように、制御手段8、記憶装置9も備えている。
【００３８】
（真空チャンバー）
真空チャンバー2は内部を真空雰囲気に保つための部材である。例えば、真空チャンバーの頭部と底部に排気口を設けて、この排気口から内部を排気して減圧し、真空雰囲気を維持できるようになっている。
【００３９】
（基材搬送装置）
基材搬送装置3は通常、長尺帯状基材10が予め巻かれた繰り出しロール31と、成膜された長尺帯状基材10の巻き取りロール32とを有し、これらロールをモータを用いて駆動させることにより、長尺帯状基材10を連続走行させるようになっている。
【００４０】
基材搬送装置3は、例えば図１に示すように、繰り出しロール31と巻き取りロール32と、これらロール間の下方位置に配置される冷却ロール33とを有することが好ましい。繰り出しロール31と巻き取りロール32はモータにより駆動し、冷却ロール33はそれらに従動するようになっている。繰り出しロール31には長尺帯状基材10が予め巻かれており、長尺帯状基材10は、繰り出しロール31から繰り出され、冷却ロール33により図中下方に押し出すように支持されながら、巻き取りロール32に巻き取られていく。繰り出しロール31と巻き取りロール32を連続して駆動させることにより、長尺帯状基材10の連続走行が可能である。冷却ロール33は内部に冷却装置（図示せず）が設けられ、温度上昇による長尺帯状基材10の変形などを抑制する。また、冷却ロール33はルツボ4と対向する位置に配置されている。繰り出しロール31と巻き取りロール32の回転駆動は制御手段8により制御するようになっている。
【００４１】
（加熱装置）
電子銃5は加熱装置であり、電子ビームaを発生させる。電子ビームaを蒸発材料11に照射すると、そのエネルギーの大部分は熱に変換され、照射された蒸発材料11は加熱され、溶融さらには蒸発する。蒸発した蒸発材料11の蒸発粒子は冷却ロール33の周面を走行する長尺帯状基材10の表面に蒸着して膜を形成する。電子ビームaのエネルギーは電子銃5の出力により制御される。電子銃5の電源51は制御手段8から入力される信号により制御できるようになっている。なお、加熱装置は電子銃5に限られるものではなく、その他の加熱方式としては、例えば抵抗加熱や高周波誘導加熱などが挙げられる。加熱装置は蒸発材料の特性や膜質により適宜選択するとよい。
【００４２】
加熱装置の出力を制御することにより、蒸発材料11の蒸発量を調整し、成膜量を制御することができる。例えば加熱装置に印加される電圧と流れる電流の積（電力）により加熱装置の出力を制御する場合、電圧を一定にして電流を調整することにより制御してもよいし、電流を一定にして電圧を調整することにより制御してもよい。加熱装置の出力制御について具体例を述べる。電子銃5を用いる場合、加速電圧を一定にしてフィラメントに流す直流電流（エミッション電流）により出力を制御する。また、蒸着用ボートなどの抵抗加熱を用いる場合、ボートで消費される電力により出力を制御する。次に、高周波誘導加熱を用いる場合、高周波誘導電流により出力を制御する。その他、長尺帯状基材10の搬送速度を制御することにより蒸発材料11の蒸着時間を調整して、最終的な膜厚が所望の膜厚となるように制御することもできる。長尺帯状基材10の搬送速度は、例えば、基材搬送装置3の回転駆動を制御することで行う。
【００４３】
（蒸発源、基材、蒸発材料）
ルツボ4は蒸発源である。蒸発源は蒸発材料11を保持し、加熱蒸発させるための部材である。その他の蒸発源として、蒸着用ボートやハースなどが利用されることもある。蒸発材料11としては、アルミニウムや金などの金属材料、シリコンなどの非金属材料が挙げられる。また、蒸発材料11が蒸着される長尺帯状基材10としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの樹脂フィルムや、銅などの金属フィルムが挙げられる。樹脂フィルムにアルミニウム蒸着を行うことにより、食品用袋などを製造することができ、また、銅箔にシリコンを蒸着することにより、リチウム電池の負極を製造することができる。
【００４４】
（検出手段）
真空蒸着装置1では、成膜速度をモニターする検出手段として水晶発振式膜厚計6を用いる。本発明によれば、成膜作業開始前の予備加熱段階の短時間においてのみ成膜速度をモニターするので、検出手段は成膜速度や膜厚のモニター可能時間が短時間であってもよい。例えば、成膜速度が100nm/sec以上の場合、成膜速度や膜厚を3分以上モニターすることが困難なものでもよい。なお、検出手段は水晶発振式膜厚計6に限られるものではない。検出手段は、例えば水晶発振式膜厚計6のように、直接的に蒸着させて成膜量を検出することができることが好ましい。このような特徴を有する検出手段は、成膜される基材10に光透過性がない場合や、蒸発材料11の成膜により基材10が光透過性を喪失する場合などであっても、成膜量を検出することができる。また、前記検出手段は、蒸発材料11の蒸発粒子がイオン化され難い、イオン化の割合が一定しない若しくはイオン化されない場合であっても、成膜量を検出することができる。
【００４５】
水晶発振式膜厚計6の水晶振動子センサ61は蒸発材料11が長尺帯状基材10に蒸着する冷却ロール33の周面の近傍に配置される。本発明においては、水晶振動子センサ61はルツボ4からの仰角が50度〜60度、高さが250mm〜280mmの範囲に配置した。水晶発振式膜厚計6は水晶振動子センサ61の発振周波数の変化から成膜量を検出し、単位時間当たりの成膜量の変化量から成膜速度を求め、制御手段8に成膜速度を通知するようになっている。そして、制御手段8は所望の成膜速度となるよう電子銃5の電源51へフィードバックを掛けるようになっている。もちろん、制御手段8は最終的な膜厚が所望の膜厚となるように基材搬送装置3の回転駆動を制御してもよい。
【００４６】
（シャッター）
さらに真空蒸着装置1は、長尺帯状基材10とルツボ4との間に進退可能なシャッター7を有する。シャッター7は後退位置において、蒸発材料11の蒸発粒子が長尺帯状基材10に至るようになっている。また、シャッター7は進出位置において、長尺帯状基材10とルツボ4との間を遮断して、蒸発材料11の蒸発粒子が当該基材10に付着するのを阻止するようになっている。したがって、成膜作業開始前の予備加熱段階においては、シャッター7を進出位置に位置させることで、蒸発材料11が長尺帯状基材10に蒸着することを防止することができる。また、成膜作業を開始する際は、基材搬送装置3を駆動させると共に、シャッター7を後退位置に位置させることで、成膜作業を開始することができる。シャッター7は例えばアクチュエータ（図示せず）により進退動作するようになっている。制御手段8はこのアクチュエータを制御することで、シャッター7の進退動作を制御することができるようになっている。また、シャッター7はルツボ4の近傍に配置することが好ましい。シャッター7を構成する材質は蒸発材料11と反応し難く、かつ、耐熱性を有するものが好ましく、例えば、ステンレス、炭素などが挙げられる。
【００４７】
（記憶装置）
記憶装置9について説明する。予め実験的に長尺帯状基材10に成膜作業を行うことで、
初期投入電力に対し、基材長手方向の膜厚が均一となるような電力変化率を求める。ここで、初期投入電力とは成膜作業を開始する際の電源51の電力であり、水晶発振式膜厚計6により検出された成膜速度が所望の成膜速度と等しくなるように初期投入電力を制御する。電力変化率は、成膜速度をモニターせずに、長尺帯状基材10に成膜作業を行うことにより求めることも可能である。長尺帯状基材10の成膜作業終了後、基材長手方向の膜厚分布を測定して成膜作業開始からの成膜部の膜厚変動を求め、その膜厚の変化量から成膜部の膜厚変動が0となるような初期投入電力に対する電力変化率を求めればよい。したがって、予め行う実験において、長尺帯状基材10の長手方向における膜厚が均一となるように成膜を行う必要はない。具体的には、初期投入電力を一定とし、電力変化率を変更して2水準以上の条件で成膜作業を実施し、各条件における成膜作業開始から所定時間（例えば、1分毎）の成膜部をサンプリングしてＩＣＰ分析（誘導結合型プラズマ発光分光分析）などを行い、実際に蒸着した原子量により成膜部の膜厚を求める。図３（A）は実験により得られた成膜作業開始からの時間と膜厚のグラフの一例である。次に、このグラフを基に統計演算（例えば、多変量解析など）によって初期投入電力に対し、基材長手方向の膜厚変動を0にできる1分毎の電力変化率を求める。そして、成膜作業開始からの時間と電力変化率から求めた電子銃5の電源51の出力を記憶装置9に記憶しておく。図３（B）は実験により得られた成膜作業開始からの時間と出力のグラフの一例である。
【００４８】
（制御手段）
真空蒸着装置1の制御手段8は、基材搬送装置3の駆動制御および電子銃5の電源51の出力制御をする。特に、予備加熱段階において電源51の出力を制御する第一加熱制御部と、成膜作業中の電源51の出力を制御する第二加熱制御部と、基材搬送装置3を駆動させて成膜作業を開始する搬送制御部から構成されていることが好ましい。制御手段8としてはコンピュータが挙げられる。制御手段8はケーブルまたは無線を介して、基材搬送装置3、シャッター7、水晶発振式膜厚計6、電源51および記憶装置9に接続される。
【００４９】
＜本発明装置による成膜作業＞
以下、真空蒸着装置1の成膜作業について詳しく説明する。
【００５０】
（a）予備加熱段階
まず、成膜作業開始前の予備加熱段階において、第一加熱制御部により成膜速度が所望の成膜速度で安定するように電源51の出力を制御する。また、電源51の出力は実験時の初期投入電力と等しくする。この際の成膜速度のモニターは水晶発振式膜厚計6により行う。
【００５１】
また、シャッター7を進出位置に位置させて、蒸発材料11の蒸発粒子が長尺帯状基材10に付着するのを阻止するようにしておく。
【００５２】
（b）成膜作業開始段階
次に、予備加熱段階において所望の成膜速度で安定した後、搬送制御部により基材搬送装置3を駆動させて、長尺帯状基材10への成膜作業を開始する。成膜作業時の長尺帯状基材10の搬送速度は、実験時の搬送速度と同じである。したがって、実験時の搬送速度を記憶装置9に記憶させておいて、制御手段8から自動的に基材搬送装置3の回転駆動を制御してもよい。
【００５３】
また、制御手段8はシャッター７を進退動作させるシャッター制御部を有しており、基材搬送装置3を駆動させると共に、シャッター7を後退位置に位置させて、成膜作業を開始する。
【００５４】
（c）成膜作業段階
そして、第二加熱制御部により、成膜作業開始後は、記憶装置9により記憶した図３（B）のような成膜作業開始からの時間の出力と一致するように電源51の出力（エミッション電流）を制御する。なお、成膜作業開始後は水晶発振式膜厚計6による成膜速度のモニターをしない。
【００５５】
上述したように、成膜作業前の予備加熱段階においてのみ成膜速度をモニターし、成膜作業中は成膜速度をモニターしない。そこで成膜作業中は、蒸発材料11が水晶振動子センサ61に蒸着するのを防止することが好ましい。例えば、図４（A）に示すように、平板状のシャッター7の下面に断面がＬ字型の折曲板から成るシールド71を一体的に設けることで解決できる。この構成によれば、予備加熱段階においてシャッター7が進出位置にある場合は蒸発材料11の蒸発粒子が水晶振動子センサ61に至り成膜速度をモニターできるようになる。また、成膜作業開始時にシャッター7が後退位置に位置された場合（二点鎖線で示す）は、シールド71は水晶振動子センサ61を覆うようにして蒸発材料11が水晶振動子センサ61に蒸着するのを防止し、長尺帯状基材10に蒸発材料11を蒸着させることは可能となる。また、図４（B）に示すように、平板状のシャッター7に水晶振動子センサ61を一体的に配置させてもよい。その場合、真空チャンバー2内に水平方向に突出する平板状の固定シールド72とシャッター7の下面にシャッター7と一体の垂片から成る可動シールド73とを設けることで解決できる。この構成によれば、予備加熱段階においてシャッター7が進出位置にある場合は水晶振動子センサ61に蒸発材料11を到達させて成膜速度をモニターすることができる。成膜作業開始時にシャッター7が後退位置に位置された場合（二点鎖線で示す）は、水晶振動子センサ61はシャッター7と固定シールド72と可動シールド73に囲まれる空間に退避されることになり、蒸発材料11が水晶振動子センサ61に蒸着するのを防止することができる。また、シャッター7が後退位置にある場合は、長尺帯状基材10に蒸発材料11を蒸着させることが可能である。もちろん、シャッターとシールドを別々に備えて、例えばアクチュエータなどにより各々の進退動作を個別に制御してもよい。
【００５６】
＜本発明運転方法による成膜作業＞
以下、本発明運転方法について説明する。
【００５７】
まず、成膜作業開始前の予備加熱段階において、成膜速度が所望の成膜速度で安定するように電子銃5の電源51の出力を制御する。成膜速度のモニターは水晶発振式膜厚計6により行い、電源51の出力は実験時の初期投入電力と等しくする。また、シャッター7を進出位置に位置させて、蒸発材料11の蒸発粒子が長尺帯状基材10に付着するのを阻止するようにする。
【００５８】
次に、所望の成膜速度で安定した後、基材搬送装置3を駆動させて長尺帯状基材10への成膜作業を開始する。なお、成膜作業時の長尺帯状基材10の搬送速度は実験時の搬送速度と同じである。したがって、実験時の長尺帯状基材10の搬送速度を記憶装置9に記憶させておき、制御手段8から自動的に基材搬送装置3の回転駆動を制御してもよい。さらに、基材搬送装置3を駆動させると共に、シャッター7を後退位置に位置させて、成膜作業を開始する。
【００５９】
そして、成膜作業開始後は、記憶装置9により記憶した図３（B）のような成膜作業開始からの時間の出力と一致するように電源51の出力（エミッション電流）を制御して、成膜作業を行う。なお、成膜作業開始後は水晶発振式膜厚計6による成膜速度のモニターをしない。
【００６０】
以上説明したような本発明運転方法および装置によれば、長尺帯状基材10の長手方向に均一な膜厚で成膜を行うことができる。以下、本発明装置の実施例について述べる。
【実施例１】
【００６１】
＜成膜試験＞
図１に示すような本発明真空蒸着装置1を使用して、長尺帯状基材10に銅箔、蒸発材料11にシリコン（Si）を用いて銅箔にシリコン薄膜を形成する成膜作業を行った。真空チャンバー2内の真空度は2×10-3Pa以下の状態とし、成膜速度は100nm/sec、膜厚は5μmで成膜することとした。また、成膜作業開始時の電子銃の初期投入電力は4.00kWであった。なお、成膜速度が大きいため、水晶発振式膜厚計6の水晶振動子センサ61は水晶振動子を6個使用するロータリーセンサを用いた。
【００６２】
成膜作業開始後は、記憶装置9により記憶した図３（B）のような成膜作業開始からの時間と出力の関係に従って、制御手段8から電子銃5の電源51の出力を制御するが、予め得られた図３（B）の出力曲線は、例えば経過時間1分毎に0.3％づつ減少する曲線と近似できる。そこで実際には、制御手段8から電源51に対して1分毎に出力を0.3％減少させる信号を送り、電源51の出力（エミッション電流）を制御して成膜作業を行った。
【００６３】
＜試験結果＞
成膜作業開始から2時間といった長時間に亘り、銅箔にシリコン薄膜の成膜を行った結果、長手方向におけるシリコン薄膜の膜厚のばらつきは±8.0％以内であった。この結果から、本発明装置により長尺帯状基材に成膜を行った場合、長手方向における膜厚が均一であり、高品質な膜を形成することができることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明運転方法および装置は、長尺帯状基材の長手方向に均一な膜厚で成膜を行う場合に好適に利用することができる。特に、成膜速度を100nm/secとして3分以上、長尺帯状基材に成膜を行う場合に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明真空蒸着装置の概略図である。
【図２】本発明真空蒸着装置の構成を示すブロック図である。
【図３】（A）は本発明真空蒸着装置において電子銃の電源出力を一定割合で変化させた場合における成膜作業開始からの時間と成膜部の膜厚のグラフである。（B）は本発明真空蒸着装置において成膜速度を一定にした場合における成膜作業開始からの時間と電子銃の電源出力のグラフである。
【図４】図１とは異なる本発明真空蒸着装置の概略図の一例図である。（A）はシャッターにシールドを一体的に設けた装置の概略図の一例図である。（B）はシャッターに水晶振動子センサを一体的に配置させて、装置内およびシャッターにシールドを設けた装置の概略図の一例図である。
【符号の説明】
【００６６】
1  真空蒸着装置  2  真空チャンバー  3  基材搬送装置  4  ルツボ
31  繰り出しロール  32巻き取りロール  33冷却ロール
5  電子銃  51  電源  6  水晶発振式膜厚計  61  水晶振動子センサ
7  シャッター
71  Ｌ字型シールド  72  固定シールド  73  可動シールド
8  制御手段  9  記憶装置  10  長尺帯状基材  11  蒸発材料
【図１】
0004844867.tif 000002
【図２】
0004844867.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004844867.tif 000005