(57)【要約】【課題】基材表面に金属薄膜を蒸着して成膜する場合に、成膜中に冷却キャンに沿って走行する基材の表面に発生する熱負けを低減できる金属薄膜付き基材の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】減圧下において、基材を冷却面に沿わせて走行させながら該基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する薄膜付き基材の製造方法であって、前記基材と前記冷却面との間に前記金属と結合反応可能なガスを介在させることを特徴とする薄膜付き基材の製造方法。【選択図】図１
2005054212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧下において、基材を冷却面に沿わせて走行させながら該基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する薄膜付き基材の製造方法であって、
前記基材と前記冷却面との間に前記金属と結合反応可能なガスを介在させることを特徴とする薄膜付き基材の製造方法。
【請求項２】
前記薄膜を酸化物を含む膜とし、前記ガスとして、酸素を含むガスを用いることを特徴とする請求項１に記載の薄膜付き基材の製造方法
【請求項３】
前記冷却面と前記基材との間へ、次の関係式を満たす範囲内の前記ガスを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜付き基材の製造方法。
０．５×Ｌ〜３．０×Ｌ（ｍｍ３／分）
（ここで、Ｌ（ｍｍ）は、前記基材の走行方向および法線方向に直交する方向（幅方向という。）の長さである。）
【請求項４】
前記ガスの温度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜付き基材の製造方法。
【請求項５】
前記ガスとして、水分を含むものを用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜付き基材の製造方法。
【請求項６】
前記ガスに含まれる水分の量を制御することを特徴とする請求項５に記載の薄膜付き基材の製造方法。
【請求項７】
前記基材の幅方向の少なくとも一方の端部において、端辺から７〜１５ｍｍの範囲内の幅の非成膜部を設けることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の薄膜付き基材の製造方法。
【請求項８】
減圧下において、基材を冷却面に沿わせて走行させながら前記基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する薄膜付き基材の製造方法であって、
前記基材と前記冷却面との間に所定のガスを介在させ、かつ、前記基材の幅方向の少なくとも一方の端部において、端辺から７ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内の幅の非成膜部を設けることを特徴とする薄膜付き基材の製造方法。
【請求項９】
前記薄膜を蒸着法により成膜することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の薄膜付き基材の製造方法。
【請求項１０】
成膜室と、該成膜室内を減圧する減圧手段と、基材を巻き出す巻出手段と、前記基材の走行経路に沿って設けられ、前記基材の冷却面を有する冷却部材と、前記基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する成膜手段と、前記基材を巻き取る巻取手段とを備えた薄膜付き基材の製造装置であって、
前記ガスの温度を制御するガス温度調整手段を備えたことを特徴とする薄膜付き基材の製造装置。
【請求項１１】
前記ガス温度調整手段が冷凍機を含むものであることを特徴とする請求項１０に記載の薄膜付き基材の製造装置。
【請求項１２】
前記ガスに水分を付加する水分付加手段を備えたことを特徴とする請求項１０または１１に記載の薄膜付き基材の製造装置。
【請求項１３】
前記基材の幅方向の少なくとも一方の端部近傍において、前記基材および前記成膜手段の間に幅方向に移動可能なマスク部材を備えたことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の薄膜付き基材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜付き基材の製造方法および製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より薄膜付き基材を製造する方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が利用されている。これらの方法は、あらかじめ、真空ポンプ等により大気圧以下の圧力の状態（減圧状態）にした成膜室内において、成膜材料を溶融、スパッタ等により拡散させて、基材表面上に堆積させていくものである。
【０００３】
上記の方法は、薄いフィルムなどの柔軟なシートが基材の場合、あらかじめロール状に巻かれた基材を巻き出す巻出工程、冷却キャン等の冷却部材の冷却面に基材を沿わせながら成膜物質を基材表面に衝突させて堆積させていく成膜工程、成膜を終えた基材をロール状に巻き取る巻取工程よりなる。
【０００４】
ここで、金属薄膜をより厚く成膜するために、成膜材料に高いエネルギーを与えて溶融したり、スパッタしたりすると、成膜物質の基材表面への衝突時に発生する熱エネルギーや、蒸発源からの輻射熱によって点状、線状、あるいは面状の基材の形状不良、いわゆる、熱負けを引き起こすことがある。
【０００５】
本発明者らの知見によると、これは、冷却面に沿っているはずの基材にシワが入っており、この部分が冷却面と接触せずに冷却キャンからの冷却作用を十分に受けることができないことが原因の一つである。
【０００６】
上記フィルムに発生する熱負けを防止する方法として、電子やイオンをフィルムに照射してフィルムを帯電させて、冷却面に強制的に密着させて、フィルムを効率良く冷却するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、基材と冷却面との間にアルゴンガスを吹込み、そのガス圧でフィルムを冷却キャン上で滑らして、冷却キャン上でのフィルムのシワの発生を防止するというものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、フィルムの幅方向端部の非成膜部の長さを適正化すれば、蒸着工程でフィルムの幅方向端部のシワの発生を抑制できることが記載されている。（例えば、特許文献３参照）
【０００９】
【特許文献１】特開平２−２３９４２８号公報
【００１０】
【特許文献２】特開平２−２２４７０号公報
【００１１】
【特許文献３】特開平１１−２０００１１号公報
【００１２】
【非特許文献１】１９９８、Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｃｏａｔｅｒｓ  ５０５／８５６−７１８８  ３８ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ（１９９８）  ｐ４０１
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のフィルムを帯電させて冷却キャンに強制的に密着させる方法（特許文献１）では、フィルムがシワの入った状態で冷却キャンに搬送されてきたときは、シワの入った状態で冷却キャンの冷却面にフィルムが密着し、シワ部分で局所的に冷却面との非接触部ができることがある。この場合、非接触部で冷却キャンから十分な冷却効果を得ることができずに、熱負けを引き起こす問題があった。
【００１４】
また、アルゴンガスのような蒸着材料と結合反応しないガスを吹き込む方法（特許文献２）では、上記ガスが蒸着材料と結合反応しないために、成膜室内の圧力が上昇しやすく、厚い蒸着膜を成膜できないだけでなく、成膜室内を減圧する真空ポンプに過大な負担を与えることが避けられなかった。また、圧力上昇を抑制するためには排気能力の極めて高い真空ポンプを用いる必要があり、装置的に非常に高価なものとなる問題があった。
【００１５】
また、フィルム端部の非成膜部の長さを適正化する方法（特許文献３）は、フィルムの幅方向端部に発生するシワを抑制する効果を有するものであり、成膜面全体の熱負けを抑制する効果を有するものではなかった。
【００１６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、フィルム等の基材に金属を含む薄膜を成膜する場合に、大きな成膜室内の圧力上昇を伴うことなく、成膜面全体で熱負けを低減できる金属を含む薄膜付き基材の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は以下の発明によって達成される。
【００１８】
本発明に係る薄膜付き基材の製造方法は、減圧下において、基材を冷却面に沿わせて走行させながら該基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する薄膜付き基材の製造方法であって、前記基材と前記冷却面との間に前記金属と結合反応可能なガスを介在させることを特徴とする。
【００１９】
このとき、前記薄膜を酸化物を含む膜とし、前記ガスとして、酸素を含むガスを用いることが好ましい。
【００２０】
また、前記冷却面と前記基材との間へ、次の関係式を満たす範囲内の前記ガスを供給することが好ましい。
０．５×Ｌ〜３．０×Ｌ（ｍｍ３／分）
（ここで、Ｌ（ｍｍ）は、前記基材の走行方向および法線方向に直行する方向（幅方向という。）の長さである。）
また、前記ガスの温度を制御することが好ましい。
【００２１】
また、前記ガスとして、水分を含むものを用いたり、前記ガスに含まれる水分の量を制御することが好ましい。
【００２２】
さらに、前記基材の幅方向の少なくとも一方の端部において、端辺から７〜１５ｍｍの範囲内の幅の非成膜部を設けることが好ましい。
【００２３】
本発明に係る別の薄膜付き基材の製造方法は、減圧下において、基材を冷却面に沿わせて走行させながら前記基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する薄膜付き基材の製造方法であって、前記基材と前記冷却面との間に所定のガスを介在させ、かつ、前記基材の幅方向の少なくとも一方の端部において、端辺から７ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内の幅の非成膜部を設けることを特徴とする薄膜付き基材の製造方法。
【００２４】
そして、前記薄膜を蒸着法により成膜することが好ましい。
【００２５】
本発明に係る薄膜付き製造装置は、成膜室と、該成膜室内を減圧する減圧手段と、基材を巻き出す巻出手段と、前記基材の走行経路に沿って設けられ、前記基材の冷却面を有する冷却部材と、前記基材の表面に金属を含む薄膜を成膜する成膜手段と、前記基材を巻き取る巻取手段とを備えた薄膜付き基材の製造装置であって、前記ガスの温度を制御するガス温度調整手段を備えたことを特徴とする。
【００２６】
ここで、前記ガス温度調整手段が冷凍機を含むものであることが好ましい。
【００２７】
また、前記ガスに水分を付加する水分付加手段を備えることが好ましい。
【００２８】
さらに、前記基材の幅方向の少なくとも一方の端部近傍において、前記基材および前記成膜手段の間に幅方向に移動可能なマスク部材を備えることが好ましい。
【００２９】
上記発明に係る薄膜付き基材の製造方法および製造装置によれば、冷却面と基材との間に成膜すべき金属と結合反応するガスを介在させるので、基材と冷却部材の冷却面からガスがはみ出しても、このガスの少なくとも一部は金属と反応するので、成膜室内に気体として残留するガスの量を少なくなる。したがって、ガスを介在させることによる成膜室内の圧力の上昇を低減できる。
【００３０】
そして、ガスが冷却面と基材との間に介在するので、ガスの熱伝達効果により、基材表面の熱が冷却部材に効率的に伝わり、高い基材冷却効果を発現するから、基材に対する過剰な熱負荷による基材表面の形状不良欠点、いわゆる熱負けを低減することができる。
【００３１】
さらに、冷却したガスを冷却面と基材の間に供給する形態においては、常温のガスの場合に比べて、より多くの質量のガスを供給することが可能となり、基材と冷却面との間に閉じこめられたガス圧が高まり、後述の通り、熱伝達率をさらに高めることができる。その結果、冷却部材からの高い熱伝達効果により、基材の冷却を促進させることができ、熱負けの発生を抑制できる。
【００３２】
また、ガス中に水分を付加させれば、水分は気体より圧倒的に熱伝達率が高いので、冷却面と基材の間の熱伝達効果がさらに高まり、基材の冷却をより促進させ、さらに高い熱負け抑制効果が得られる。
【００３３】
また、基材と冷却面との間にガスを介在させながら成膜する場合において、基材の幅方向端部に適切な幅の非成膜領域を設けることにより、巻取ロールの基材の各層間の幅方向端部での密着力を適正化でき基材の巻きズレを抑制できる。同時に、基材の各層間に残存するガスを逃がしやすくなるので、成膜後のシワの発生も低減できる。さらに、これらのシワ等は上流に伝播して冷却キャン上の基材にまで到達する結果ここにおける熱負けを誘発させる原因ともなるので、この熱負けを低減する効果も得られる。
【００３４】
本発明において、冷却部材とは、金属等の熱伝導度の高い材料からなるドラムやベルトであって、表面の温度を所定の値に制御しているものをいう。多くの場合、円筒形のドラムの形態をとり、冷却キャンなどと称する。
【００３５】
本発明において、冷却面とは、冷却部材の表面であって、基材と接触または近接することにより、基材からの熱を奪い取る作用をする面をいう。
【００３６】
本発明において、金属と結合反応可能なガスとは、ガス化した少なくとも１種類の金属粒子と反応し、化合物となりえるガスのことであり、酸素、窒素、塩素、フッ素、臭素等の他、アンモニア、窒素酸化物等、これらのうち少なくとも１つの元素を含む化合物、アセチレン、メタン等の炭化水素、硫化水素等が好適に用いられる。例えば、酸素はほぼあらゆる金属元素と酸化化合物を形成できるので、ほぼすべての成膜金属に対して適用可能であり、特に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｎｄ、Ｎｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｙ等を少なくとも１つ含む成膜金属に対して好適に用いられる。また、窒素またはアンモニアはＡｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｉｎ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ等を少なくとも１つ含む成膜金属に対して適用可能である。また、アセチレン、メタン等の炭化水素はＡｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｗ、Ｍｏ等を少なくとも１つ含む成膜金属に対して適用可能である。また、硫化水素は、Ａｌ、Ｃｄ、Ｓｎ等を少なくとも１つ含む成膜金属に対して適用可能である。また、フッ素あるいはフッ素を含む化合物はＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｅ、Ｎａ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｂ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｓｒ、Ｙ等を少なくとも１つ含む成膜金属に対して適用可能である。
【００３７】
本発明において、基材と冷却面との間にガスを介在させるとは、基材と冷却面とが接触しないように、基材と冷却面との間の全面にわたってガスが両者の間に介在させるようにしてもよいが、基材と冷却面とに接触部が存在する場合、非接触部の一部または全域にガスを介在させてもよい。
【００３８】
本発明において、成膜に使用する基材としては、プラスチックフィルムやプラスチック板、紙などが挙げられるが、特に、厚みが２０μｍ以下のプラスチックフィルムに好適に用いられる。フィルム厚みが２０μｍ以上の場合、その熱容量から熱負荷が多少大きくても熱負けなくできる場合が多い。また、好ましく適用されるプラスチックフィルムの種類としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリイミド等からなるものがあげられる。ポリエステルの中でも、特に、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレン−２，６−ナフタレートが高強度であり好ましい。すなわち、その構成部分が８０％以上がエチレンテレフタレート、エチレンナフタレートであるポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレートである。エチレンテレフタレート、エチレンナフタレート以外のポリエステル共重合体成分としては、例えばジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ｐ−キシリレングリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどのジオール成分、アジピン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸などのジカルボン酸成分、トリメリット酸、ピロメリット酸などの多官能ジカルボン酸成分、ｐ−オキシエトキシ安息香酸などが挙げられる。さらに、上記のポリエステルには、他に、ポリエステルと非反応性のスルホン酸のアルカリ金属塩誘導体、ポリエステルに実質的に不溶なポリアルキレングリコールなどの少なくとも一つを５重量％を越えない程度に混合してもよい。
【００３９】
本発明で用いられる成膜金属は、目的の特性が得られれば特に問わないが、アルミニウムおよび／または銅を主体とする材料が、融点も低温であり、安価な材料であるため好適に用いられる。また酸化アルミニウム膜、酸化銅膜はその特性上、ガスバリア性、剛性、熱膨張特性などが良好であり好ましく用いられる。その他の材料としては、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｗ、Ｇｅ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｅｕ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｐｂ、Ｎｄ、Ｎｂ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｙｂ、Ｙ、Ｇａ、Ｂ、Ｂａ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｓｒ等の金属、またはこれらの金属元素を少なくとも１つ含む金属酸化物等も挙げられる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施形態を、基材としてプラスチックフィルムを用いる場合を例にとり、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は本実施形態の薄膜付き基材の製造装置である真空蒸着装置１を示す概略断面図である。図２は本発明の金属と結合反応するガスをフィルムと冷却キャンとの間に導入するガス導入ノズル２０の一例を示す概略斜視図である。図３は本実施形態の成膜工程で適用するマスク調整機構５０ａ、５０ｂの一例を示す概略正面図、図４は真空蒸着装置１に適用する酸化ノズルの一例を示す分解斜視図である。ここで、酸化ノズルとは、蒸着膜として酸化物を含む膜を所望する場合に用いられるものであり、蒸発源から蒸発した物質の酸化化合物を形成させるためのものである。この酸化ノズルは所望する蒸着膜物質によって、適宜、使用しなかったり、酸素と異なる種類のガスを導入するのに用られる。
【００４２】
最初に、真空蒸着装置１の構成を図１を用いて説明する。
【００４３】
図１において、真空蒸着装置１の成膜室内はフィルムの巻取巻出しを行う上室１１と蒸着を行う下室１２に略別れており、それぞれ上室用ポンプ９および下室用ポンプ８によって減圧される。減圧ポンプはしばしば粗引き用ポンプと高真空ポンプを併用して高真空に到達させる。
【００４４】
ロール状のフィルム３ａがセットされる巻出手段２と、成膜中にフィルム３ｂを沿わせて蒸着面と反対側からフィルム３ｂを冷却する冷却キャン４（その側面が冷却面を構成する）との間には、ガイドロール５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが配されている。巻出手段２から繰り出されたフィルム３ｂは、これらのガイドロール５ａ〜５ｄに沿いながら走行した後、冷却キャン４の冷却面に沿って搬送される。さらに、冷却キャン４を離れたフィルム３ｂをロール状のフィルム３ｃとして巻き取る巻取手段７との間にもガイドロール６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが配されている。冷却キャン４の冷却面に沿いながら表面に薄膜を成膜されたフィルム３ｂは、ガイドロール６ａ〜６ｄに沿いながら走行した後、巻取手段７によって巻き取られる。また、ガイドロール５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄによってフィルム３ｂには適度な張力が付与される。
【００４５】
そして、図１および図２に示すようにガス導入ノズル２０が、冷却キャン４にフィルム３ｂが接近する位置の近傍に備えられており、図２に示すように、フィルム３ｂの幅方向に沿って配列した多数のガス吐出孔２１を有している。そして、吐出されたガスがフィルム３ｂと冷却キャン４との間に吹き込まれるように、ガス吐出孔２１は冷却キャン４とフィルム３ｂとの接点、又は、フィルム３ｂの冷却キャン接触面、又は、冷却キャン４の冷却面に対向するように配置される。そして、ガス導入ノズル２０は、配管２２、マスフローコントローラ２３、開閉バルブ２４を介してボンベ２６に接続されている。なお、マスフローコントローラ２３〜ボンベ２６は成膜室外に備えられている。ガスの種類としては、蒸着金属と結合反応可能なものであれば良く、成膜しようとする金属がたとえばアルミニウムを含む場合、例えば、酸素、窒素、塩素、フッ素、臭素等の他、アンモニア、窒素酸化物等、これらのうち少なくとも１つの元素を含む化合物、アセチレン、メタン等の炭化水素、硫化水素等がある。さらに好ましくは、蒸着膜が酸化物を含む場合は酸素を、蒸着膜が窒化物を含む場合は窒素又はアンモニア、蒸着膜が炭化物を含む場合はアセチレン、メタン等の炭化水素、蒸着膜が硫化物を含む場合は硫化水素、蒸着膜が塩化物の場合は塩素等が適用される。また、蒸着膜が主に単金属又は合金からなる場合は、冷却キャンとフィルムとの間から漏れたガスが蒸着金属と反応しやすい、すなわち、成膜室内の圧力上昇を招きにくい酸素が好適に用いられる。アルミニウム以外の金属であっても、多くの場合、上記各ガスは利用可能である。
【００４６】
また、ガス導入ノズル２０は複数の流入部２７とガス吐出孔２１を有する中空部材からなる。ガス流入部２７はガス導入ノズル２０の長手方向にわたって複数設けられて、ガス吐出孔２１の穴径を１．５ｍｍ以下、ピッチ２１Ｐを５０ｍｍ以下とするのが良い。これらは、フィルム３ｂの幅方向に均一にガスを吐出するためである。その他のガス導入ノズルの構成として、幅方向に均一にガスを吐出できるものであればいかなるものでも良く、例えば、表面にガスを通る溝を加工したブロックをシール材を介して２枚貼り合わせる構成にしても良い。なお、本実施形態では、ガス吐出孔２１からガスを吐出するようにしたが、スリット状吐出口等、フィルムの幅方向に均一に吐出できるものであればいかなる形状、配置でも良い。なお、マスフローコントローラ２３は導入するガス量を制御、調整するものである。
【００４７】
上記構成により、フィルム３ｂを走行させながらガスを吐出すると、ガスがフィルム３ｂと冷却キャン４との隙間に入り、その後、フィルム３ｂは、下室１２にて蒸着されることになる。この時、隙間に介在するガスの熱伝達作用によりフィルム表面の熱が冷却キャンに効率良く伝達され、フィルムの冷却効果が促進される。その結果、成膜時に発生するフィルム表面の形状不良の欠点、いわゆる熱負けの防止に寄与する。さらに、隙間にガスが介在することにより、ガスの流動効果により、冷却キャン上にシワが入りにくい。
【００４８】
なお、隙間の容積が小さく、介在できない余分なガスは、外部に漏れて、下室１２内に浮遊している金属原子と反応して金属化合物となるか、真空ポンプにより排気される。本実施形態では、蒸着金属と結合反応するガスを用いるが、蒸着金属と結合反応しないガスであれば、外部に漏れた余分なガスが蒸着金属と反応できないので、下室１２の圧力が上昇して、蒸発原子の平均自由工程が小さくなり、所定の膜厚よりも薄い膜厚でしか成膜できない。また、圧力が高くなることにより、真空ポンプに多大な負荷をかけることになり、ポンプトラブルの原因となる。
【００４９】
一方、冷却キャン４とフィルム３ｂとの隙間にガスが介在しない場合、もしくは強制的にフィルムを帯電させたとき、フィルム３ｂは帯電の影響により冷却キャン４の冷却面の広い範囲に密着することになる。このとき、フィルムがシワなく冷却キャンに密着すれば、高い冷却効果を発現できるが、もともとシワの入ったフィルムが冷却キャンに導入され、冷却キャン上でシワが発生したとき、シワ部分で局所的に冷却キャンと接触しない箇所が発生することから、冷却キャンから接触熱伝導による冷却がうまく行われずに該部で熱負けが発生する。
【００５０】
なお、適正なガス導入量については、標準状態で、フィルム３ｂの幅方向の長さをＬ（ｍｍ）としたとき、０．５×Ｌ〜３．０×Ｌ（ｍｍ３／分）の範囲内に設定するのが良い。０．５×Ｌ（ｍｍ３／分）以下では、フィルム３ｂと冷却キャンとの間で十分な量のガスが介在しないので、シワの発生の防止効果が不十分となりがちであるとともに、十分な熱伝達効果が得られない。また、３．０×Ｌ（ｍｍ３／分）以上では、下室にはみ出るガス量が多すぎて、圧力の上昇を招き、上述したように膜厚の低下を引き起こす恐れが強い。
【００５１】
ガス導入機構に関する他の実施形態例を図５、図６に示す。図５は成膜室と大気との接続部のフランジ２８とボンベ２６との間にはガス冷却機構１００が接続されたものであり、図６はフランジ２８とボンベ２６との間に湿度調整機構１２０が接続されたものである。
【００５２】
なお、成膜室内に導入するガスの温度を制御することは容易なことではない。これは、導入するガス量が本発明のように微量の場合は、ガスの熱容量が小さいため、すぐに周囲の温度とほぼ等しくなるためである。
【００５３】
そこで、本発明者らは鋭意検討し、図５に示すガス冷却機構１００を考案した。このガス冷却機構１００は、冷媒とガスを熱交換させて、ガスを冷却する方式のものであり、冷凍機１０１（岩谷瓦斯（株）社製Ｓ０３０）、冷凍機内に冷媒を循環させるコンプレッサ１０２（岩谷瓦斯（株）社製ＣＷ３０３）、冷凍機の温度を調節する温調機１０３、冷凍機〜フランジ２８のガス管導入口までの二重配管１０４、そして、冷凍機内、二重配管内を減圧する真空ポンプ１０５から構成される。
【００５４】
コンプレッサ１０２によりＨｅ、Ａｒ等の冷媒が冷凍機１０１を通して循環され、冷凍機内で断熱膨張を繰り返しながら、冷媒が冷却される。一方、冷凍機内の冷却筒１０６のまわりに取り付けられた配管の中をガスが通ることにより、熱交換され、ガスが冷却される。冷却されたガスは、二重配管１０４の内配管１０７の中を通って、成膜室内に導入される。このとき、冷凍機内、二重配管１０４と内配管との間は真空ポンプ１０５によって減圧されており、ほぼ断熱状態となっているため、冷却されたガスは低温を維持しながら成膜室内に入る。成膜室内に導入された後は、内配管１０７は配管２２に接続されて、ガスはガス導入ノズル２０へと送り込まれる。真空蒸着装置１の成膜室内は減圧されているので、配管２２に熱を伝える管外の気体はほとんどないことが多いので、配管２２を流れる間のガスの温度上昇は比較的小さい。なお、上記に説明したガス冷却機構は成膜室の外部に設置しているが、可能であるならば成膜室内部にガス冷却機構を設置することによりフィルムと冷却キャンとの隙間に入る直前のガスを冷却しても良い。
【００５５】
また、当然、上記に説明したガス冷却機構以外でも、本発明に適用できるガス冷却機構であればいかなるものでも良い。
【００５６】
このガス冷却機構１００を作動させて、ガスを冷却した場合、隙間に介在するガスの熱伝達率ｋは、Ｃａｒｌｅｔｔｉの式（非特許文献１参照）によれば、次の式（１）で表される。
【００５７】
【数１】
2005054212.tif 000003
【００５８】
ここで、式（１）の第二項の圧力ｐは状態方程式より、次の式（２）で表される。
【００５９】
【数２】
2005054212.tif 000004
【００６０】
但し、式（１）、式（２）中における符号は下記のとおりとする。
【００６１】
ｋ：熱伝達率
Ｔｄ：冷却キャン表面温度
Ａ０：０℃における自由分子の熱伝導率
ｐ：隙間の気体圧力
αｎｅｔ：熱適応係数
Ｖ：ガスが介在する隙間の容積
ｎ：モル定数
Ｔ：ガス絶対温度
Ｒ：ガス定数
そもそも低温のガスを導入した場合、常温のガスを導入する場合に比べて、同じ圧力であれば、一定容積（この場合、フィルム３ｂと冷却キャン４との間の隙間）に入れるガス分子（熱を伝える媒体）の数を多くすることができる。その後、下室１２にガスが持ち込まれたとき、もともと、冷却キャンやフィルム３ｂに比べて圧倒的に熱容量の小さいガスは、蒸着時の熱エネルギーによりフィルムが加熱された結果、ガスも瞬間的に温度が上昇する。温度が上昇すれば、式（２）からわかるように圧力ｐが上昇する。これは、フィルムは一定張力により冷却キャン上で張られているため、フィルムと冷却キャン４との隙間の容積Ｖは一定と考えることができるためである。そして、圧力ｐが上昇すれば、式（１）に示したとおり熱伝達率が上昇する。
【００６２】
熱伝達率が上昇すれば、さらに冷却キャンからの熱伝達が促進され、フィルムの冷却効果を高めることができる。その結果、より高い熱負け抑制効果を実現できる。
【００６３】
次に、湿度調整したガスを吹き込む場合の実施形態を図６を用いて説明する。
【００６４】
湿度調整機構１２０（水分付加手段、水分調整手段）は、ボンベ２６と成膜室内に連通する配管２２の間に接続されて、分流法（ＪＩＳ−Ｚ８８０６  ９・２・３（２））の原理に基づいて所望の湿度のガスを生成するものである。湿度調整機構１２０の内部では、完全に乾燥したガスを通す乾燥ガスライン１２１と相対湿度１００％の飽和ガスを通す飽和ガスライン１２２に分岐されて、それぞれの流量を調整制御することにより、所望の湿度及び流量のガスを得る。乾燥ガスラインには流量を制御するマスフローコントローラ１２４と開閉バルブ１２６が接続されて、一方、飽和ガスラインには流量を制御するマスフローコントローラ１２５と開閉バルブ１２７と完全に乾燥したガスから湿度１００％のガスを生成する飽和槽１２３からなる。そして、合流されたガスは槽１２８で溜められて所望の湿度のガスとなり、成膜室内に連通する配管２２へ排出される。
【００６５】
水分を含んだガスは、酸素ガスなどより熱伝達率が高い。このことは、例えば、３００Ｋ、０．１ＭＰａにおける乾燥した酸素ガスの熱伝導率は、２６．３ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であるのに対して、同条件での水の熱伝導率は、６１０．４ｍＷ／（ｍ・Ｋ）であることからも容易に推察できる。したがって、水分を含んだガスを含ませることにより、乾燥したガスのみを介在させるよりも高いフィルム冷却効果を得ることができる。その結果、水分を含まないガスと比較して高い熱負け抑制効果を実現できる。
【００６６】
なお、本実施形態では、分流法による湿度調整機構を用いたが、所定の湿度のガスが得られる機構であれば、いかなるものでも良く、例えば、二圧力法、二温度法、露点法などがある。
【００６７】
さて、再度、図１を用いて説明すると、冷却キャン４の下方には、成膜材料を溶融して蒸発させる溶融手段８０が備えられている。溶融手段８０は、蒸着金属がセットされるるつぼ８１と高周波誘導加熱装置８２から構成されており、高周波誘導加熱装置８２でるつぼ８１を加熱することにより、るつぼ８１内の蒸着金属が溶融、蒸発されて冷却キャン４の冷却面に沿って走行するフィルム３ｂの表面に成膜される。
【００６８】
なお、他の金属の溶融方法としては、減圧下で抵抗加熱法、電子ビーム法、レーザアブレーション法などが挙げられる。高融点材料、例えば１５００℃以上の融点材料であれば電子ビーム法が好ましく用いられる。また、冷却キャン４は内部に冷媒を流すことにより冷却される。例えば、エチレングリコールなどの冷媒を利用して、−２０℃程度に冷却される。
【００６９】
さらに、図１、３に示すように、冷却キャン４とるつぼ８１との間には、マスク機構５０ａ、５０ｂ、仕切板３１ａ、３１ｂ、酸化ノズル３２ａ、３２ｂ、シャッター９０が備えられている。
【００７０】
図３を参照すると、マスク機構５０ａ、５０ｂはマスク板５３ａ、５３ｂと、このマスク板が取り付けられたマスク保持部材５４ａ、５４ｂから構成される。マスク板５３ａ、５３ｂはそれぞれ、マスク保持部材に対して、冷却キャン４に沿って走行するフィルム３ｂの幅方向両端部の直下近傍（すなわち、両端部と蒸着源との中間）に、フィルムの成膜面に対向し、かつ、フィルム３ｂの幅方向に移動自在に取り付けらている。マスク板５３ａ、５３ｂは開口部７０において、下方の蒸着源からの蒸発原子の飛来を遮断するように設置されているので、フィルム端辺からほぼ長さＸの非成膜領域３００ａ、３００ｂは蒸着物質が蒸着されない。また、マスク板５３ａ、５３ｂの移動手段として、成膜中でも移動可能なようにモータ駆動により電動制御するのが良いが、手動でも良い。
【００７１】
適正な非蒸着部長さＸの範囲はフィルム３ｂの表面特性にも影響されるが、概ね７ｍｍ〜１５ｍｍである。
【００７２】
非蒸着長さＸが７ｍｍ以下ではフィルム３ｃにおいて、ロール端部の非蒸着部のフィルム間同士の密着力が弱く、巻きズレを引き起こすことがある。
【００７３】
また、非蒸着部Ｘが１５ｍｍ以上では、冷却キャン４とフィルム３ｂの端部との密着力が大きすぎるためにフィルムと冷却キャンとの間の隙間に介在するガスの適度な抜けが行われなくなり、ガスが過大に隙間に残存してシワが多発する傾向がある。または、ガイドローラ６ａ〜６ｄとフィルム３ｂの端部の密着力、もしくは、フィルム３ｃにおいてロール端部の非蒸着部のフィルム間同士の密着力が大きすぎるために、フィルム同士間の隙間あるいはフィルム〜ガイドロールとの隙間に介在するガスの抜けが悪くなり、搬送中のフィルム３ｂにシワが多発することがある。これらのシワは冷却キャンとシワ発生箇所の間でも取れきれずに上流に伝播し、冷却キャン４上のフィルムにもシワを誘発させる。いずれにしても冷却キャン上のフィルムにシワが発生すれば、冷却キャン４とフィルム３ｂとの間で局所的に大きな隙間が形成され、フィルムの熱負けを引き起こすことがある。また、巻き取られたフィルム３ｃにシワが多数残ることもある。
【００７４】
ところで、フィルム３ｂと冷却キャン４との間に蒸着金属と結合反応しないガスを導入した場合、成膜室内圧力上昇、真空ポンプへの負荷増大によるポンプトラブルの懸念があることを前述した。これに対して、十分に排気能力の高いポンプを使用すれば蒸着金属と結合反応しないガスの導入が生産適用できる可能性がある。この場合には上記のフィルム端部の非蒸着長さＸの適正化により蒸着金属を結合反応するガスを導入した場合と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
次に、仕切板３１ａ、３１ｂはるつぼ８１とマスク板５３ａ、５３ｂとの間に配されて、好ましくは、るつぼ８１内で溶融した金属の湯面８１Ｓから冷却キャン４までの最短距離をｈとしたとき、０．６〜０．９×ｈの位置に配置させる。さらに、酸化ノズル３２ａ、３２ｂはそれぞれ、仕切板３１ａ、３１ｂと冷却キャンとの間に、酸素ガスが吐出されるガス吐出孔３５ａ、３５ｂが溶融した金属蒸気が通過する開口部７０の上方に対向させるように配する。なお、ガスの吐出部としては、吐出孔３５ａ、３５ｂの他に、フィルムの幅方向に形成されたスリット状の穴でも良い。なお、仕切板３１ａ、３１ｂは、高温蒸気による熱負荷により酸素ノズルを変形させないために、さらに自身の変形防止のために５０°Ｃ以下の冷媒を仕切板３１ａ、３１ｂに溶接する等して沿わせて冷却するのが良い。また、フィルム３ｂが蒸発蒸気にさらされる領域を決定する仕切板３１ａ、３１ｂにより形成される開口部７０は、るつぼ８１内の溶融金属の湯面８１Ｓの大きさに対して、湯面８１Ｓの鉛直を含む１．５倍以上の大きさの開口をフィルム搬送方向に持つのが好ましい。すなわち、湯面８１Ｓのフィルム搬送方向の長さ８１ａとしたときに、開口部７０のフィルム搬送方向の長さ７０ａは、７０ａ＞１．５×８１ａを満たすように設定するのが良い。
【００７６】
さらに、酸化ノズル３２ａ、３２ｂは、配管６０ａ、６０ｂ、マスフローコントローラ６１ａ、６１ｂ、開閉バルブ６２ａ、６２ｂを介して、ボンベ２６に接続されている。なお、マスフローコントローラ６１ａ、６１ｂは導入するガスの量を調整するものであり、通常５００ｍｍのフィルム幅に対して、０ｃｍ３／分〜７×１０３ｃｍ３／分の間で制御する。また、酸化ノズル３２ａ、３２ｂの具体的な構成の一例を図４に示す。酸化ノズル３２ａ、３２ｂは、ガスが通過する溝３３を加工した下板３４と上板３６が溝３７を加工したシール板３８を介して、ボルト４０により固定されて、下板３４に形成されたガス吐出孔３５ａ、３５ｂがフィルム幅方向に平行になるように設置される。また、ガス導入口３９より導入されたガスは溝３３を通過して、ガス吐出孔３５ａ、３５ｂから排出される。上記の構成によれば、ガスの吐出孔３５ａ、３５ｂにつながるすべてのガス経路において、同じ圧損となり、フィルム幅方向にわたって均一な量のガスが吐出される。この他の構成として、幅方向に均一にガスを吐出できるものであればいかなるものでも良い。
【００７７】
また、シャッター９０は成膜に応じて開閉自在に制御されるように取り付けられている。開閉機構は図示しないが、モータによる電動駆動、空圧によるシリンダー機構等、成膜室の外部から遠隔制御できるものであればいかなるものでも良い。
【００７８】
次に、図１に示すこの発明の装置の一例を用いて、薄膜付き基材を製造する方法を下記（１）〜（７）で説明する。
【００７９】
（１）フィルム３ａを巻出手段２にセットし、蒸着金属８３をるつぼ８１にセットした後、巻出手段２からフィルム３ａの巻出部を引き出し、ガイド手段５ａ〜５ｄ、冷却キャン４、ガイド手段６ａ〜６ｄの順に沿わすようにフィルム３ｂを通し、巻取手段７でフィルム３ｂを巻き取る。その後、マスク幅、すなわち、フィルム３ｂの両端部または片端部において、図３に示す非蒸着領域のフィルム端辺から長さＸをマスク板５３ａ、５３ｂを移動することにより７ｍｍ〜１５ｍｍの間で調整する。
【００８０】
その後、成膜室を閉じた後、バルブを開き、成膜室内の真空引きを開始する。このとき、フィルムは１０ｍ／分の低速（１０ｍ／分以下）でいわゆる除動させておくことが好ましい。成膜室内の圧力が所定の圧力以下となるまで十分に減圧した後、冷却キャン４に冷媒を流し始める。この時の圧力は、１Ｐａ以下であることが好ましい。これは、大気の結露によるフィルム３ｂ、冷却キャン４の表面の汚染を防止するためである。また、フィルムを雰囲気中の冷却キャン４に通す冷媒の温度は−３０〜４０°Ｃの範囲内が好ましい。さらに、成膜室内の圧力が所定の圧力に到達すると、高周波誘導加熱装置８２に電力を投入し、るつぼ８１を加熱し始める。るつぼ加熱前には仕切板３１ａ、３１ｂに冷却水の循環を開始させておく。
【００８１】
なお、搬送中のフィルム３ｂに対して付加する張力としては、フィルム３ｂの物性にもよるが、フィルム幅方向の単位長さあたり１０Ｎ／ｍ〜１００Ｎ／ｍの範囲が良い。
【００８２】
（２）さらに、成膜室内が十分に減圧され、ほぼ成膜時の圧力（少なくとも０．１Ｐａ以下が好ましい）に到達したことを真空計により確認し、成膜室外からのぞき窓等を通してるつぼ内が十分に溶融したことを確認してから、一旦、フィルムの速度を除動から８０ｍ／分以上の高速まで徐々に上げる。以下、成膜条件出しの工程に入るためにシャッター９０を開ける。
【００８３】
（３）次に、フィルム３ｂと冷却キャン４との間に蒸着する金属と結合反応するガスを導入する。導入方法としては、まず、開閉バルブ２４を開けた後、マスフローコントローラ２３により、導入するガスをゼロから徐々に所定の導入量まで増やしていく。このとき、ガスの導入量を増加させていく速度は、１００｛（ｃｍ３／分）／秒｝以下であることが好ましい。このとき、図５に示すガス冷却機構１００をボンベ２６とガス導入ノズル２０との間に接続し、導入ガスを冷却しても良い。この冷却による効果としては、前述したように、低温のガスを導入することにより、常温のガスを導入する場合に比べて、冷却キャンとフィルムの間で高い熱伝達効果を発現することが可能である。また、図６に示すように湿度調整機構１２０をボンベ２６とガス導入ノズル２０との間に接続し、導入ガスの湿度を調整できるようにしても良い。ガスに水蒸気を付加すれば、水蒸気の高い熱伝達効果によりフィルムをより高い効率で冷却することができる。
【００８４】
（４）次に、酸化物蒸着膜を所望する場合は、酸化ノズル３２ａ、３２ｂより下室１２に酸素ガスを導入する。酸素ガスを導入する方法としては、まず、開閉バルブ６２ａ、６２ｂを開けて、マスフローコントローラ６１ａ、６１ｂにより、入側、出側でそれぞれ別々にゼロから徐々に所定の導入量まで増やしていく。このとき、ガスの導入量を増加させていく速度としては、１００｛（ｃｍ３／分）／秒｝以下であることが好ましい。また、ガスの種類として、この例では酸素を用いたが、所望の蒸着膜によっては他のガス、例えば、窒素、塩素、フッ素、臭素等の他、アンモニア、窒素酸化物等、これらのうち少なくとも１つの元素を含む化合物、アセチレン、メタン等の炭化水素、硫化水素等を用いる場合もある。
【００８５】
（５）上述した（３）、（４）のガス導入工程後、フィルム３ｂの搬送速度を徐々に生産適用速度まで下げていく。生産適用速度は所望の蒸着膜の厚み、膜質、透過率等の他、生産性等を考慮して決められるものである。なお、生産中は蒸着後、もしくは蒸着前後のフィルム３ｂを図示しない光学モニターシステムにより連続的に監視して、るつぼへの投入電力の調整にフィードバックするシステムを導入することが好ましい。具体的には、蒸着後、もしくは蒸着前後のフィルムの透過率、さらには、蒸着膜厚をフィルム幅方向で複数箇所、連続的に計測して、これらの測定値が所望の範囲から外れた時、所望の範囲内に入るように、適正な位置のるつぼの投入電力を調整する機構を用いることが好ましい。さらに、マスク幅が適正な範囲にない場合は、マスク板５３ａ、５３ｂをマスク調整機構５０ａ、５０ｂにより成膜室外から移動制御して調整することが好ましい。
【００８６】
（６）成膜工程が終了すれば、最初に、シャッター９０と、ガス導入バルブ２４、６２ａ、６２ｂをほぼ同時に閉じる。これは、シャッター９０を閉じた後、ガスが導入された状態になると、ガスが蒸着金属と反応せずに、成膜室内に残存し、真空引き用ポンプへ過大な負荷をかけることになり、トラブルを引き起こす。一方、シャッター９０を開いたままガスを遮断すると、フィルムに過大な熱負荷を与えることになり、熱負けを引き起こし、ひいては、フィルムが破れたり、切れたり等のトラブルを引き起こす。その後、必要な場合は、蒸着せずにフィルムを搬送させて、非蒸着部を所望の長さ分、巻き取る工程が入ることがある。
【００８７】
（７）蒸着フィルムの製品部がすべて巻取手段７に巻かれた後、フィルム３ｂの搬送を停止する。その後、冷媒による冷却キャン４の温度、及び、冷却したガスを導入している場合はガス導入ノズルの温度が、常温に達した後、真空バルブを開けて、大気を成膜室内に導入する。成膜室内がほぼ大気圧に回復した後、成膜室を開ける。さらに、巻取手段７によって巻き取られたフィルムロールを取り外し、一連の薄膜付き基材の製造を終了する。
【００８８】
上述の通り、本実施形態の薄膜付き基材の製造方法及び製造装置によれば、蒸着膜の厚膜化等、フィルムの高い熱負荷を加える蒸着処方においても、蒸着物質と結合反応するガスを基材と冷却キャンとの介在させるので、成膜室内の圧力を急激に上昇させることなく、ガスの熱伝達効果により冷却キャンからの冷却を促進でし、ガスの流動効果により冷却キャン上で発生するシワを極力抑えることができる。その結果、フィルムの熱負けを低減できる。さらに、介在させるガスを冷却したり加湿すれば、フィルムと冷却キャンとの熱伝達率を向上させることができるので、より高いレベルのフィルム冷却効果を得ることでき、熱負けの発生をさらに低減できる。
【００８９】
【実施例】
以下、上記実施形態の真空蒸着装置を用いて成膜をした実施例について説明する。本実施例で用いた各測定方法を下記に示す。
（１）全光線透過率
スガ試験機株式会社製の“ヘーズコンピュータＨＺ−１”装置にて、サンプルをセットして、全光線透過率を測定した。
（２）金属酸化物膜の膜厚の評価
オージェ電子分光法の深さ方向分析を行った。装置は、ＰＥＲＫＩＮ  ＥＬＭＥＲ社製“ＰＨ１６７０”を使用して測定した。測定真空度は５×１０−６Ｐａ〜１×１０−７Ｐａで測定した。サンプルを試料台に固定して、加速電圧３ｋＶ、照射電流１０ｎＡ、試料傾斜角度７４度、ビーム径２００ｎｍ以下の測定条件で測定した。イオンエッチング条件としては、イオン種Ａｒ＋、加速電圧３ｋＶ、イオン電流２μＡ、試料傾斜角３０度で測定した。
（３）蒸着後フィルムの熱履歴評価
示差走査熱量計法（ＤＳＣ）により測定した。ＰＥＴフィルムが製膜後融点以下で熱処理を受けると、ほぼ熱処理温度に等しい融点を持った微結晶が生じるので、好感度でＤＳＣ曲線を測定して微結晶の融解ピーク（微小吸熱ピーク）を検出することにより、熱履歴温度を推定できる。測定した装置はＰＥＲＫＩＮ  ＥＬＭＥＲ社製“ＤＳＣ−７”型で、０℃〜３００℃の範囲で約１５ｍｇのフィルム幅方向に異なる４箇所の試料を測定し、その平均値を算出した。
【００９０】
実施例１  （ガス入れ処方１）
（１）フィルムの製膜
実質的に不活性粒子を含有しないポリエチレンテレフタレート原料Ａと、実質的に不活性粒子を含有しないポリエチレンテレフタレートに平均粒径２２０ｎｍのケイ酸アルミニウムを０．４８重量％含有させた原料Ｂとを厚み比５：１の割合で、口金を通して、共押出しし冷却ドラムに密着させシート化し、ロール延伸法で１１０℃で３．４倍に縦延伸した。
【００９１】
縦延伸の後の工程で、Ａ層の外側に下記組成の水溶液を固形分濃度２２ｍｇ／ｍ２  で塗布した。
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その後、ステンターにて横方向に１１０℃で４．０倍に延伸し、２１０℃で熱処理し、厚さ４．５μｍのポリエステルフィルムを得た。このフィルムをスリッターを用いて幅６００ｍｍにスリットし、巻取り長さ２００００ｍのフィルムロールとした。
【００９２】
得られたフィルム１枚の全光線透過率を、スガ試験機株式会社製の”ヘーズコンピュータＨＺ−１”装置にて測定すると、９２％であった。
（２）金属酸化物膜の形成
得られたフィルムロールを用い、下記の通りフィルムのＡ面外側に酸化アルミニウム膜を図１に示す真空蒸着機を用いて成膜した。目標とする膜厚は２５０ｎｍとした。
【００９３】
フィルムと冷却キャンとの間にガスを導入するガス導入ノズルを、フィルムと冷却キャンとの接触線に向かってガスを吹き出されるようにフィルムと冷却キャンとが接触する直前に設置した。ガス導入ノズルは、図２に示す構造で２０ｍｍ間隔でφ１ｍｍの穴が空いており、ガス導入部を４箇所有するものであった。
【００９４】
１００ｍｍφ×深さ１００ｍｍの炭素るつぼが４つフィルム幅方向に並べられており、各るつぼと冷却キャンの最短距離が冷却キャンの頂点のほぼ鉛直にとった距離で、その距離が８００ｍｍであり、仕切板の位置は蒸発源るつぼから６４０ｍｍの位置に配置した。なお、仕切板は２０℃の水で冷却した。フィルム搬送方向の開口部は２００ｍｍとした。
【００９５】
酸化物蒸着膜を形成するための酸化ノズルは、巻出側、巻取側ともに開口部から５０ｍｍ後退した位置に取り付けた。構造は図４に示すものと同じで、深さ１ｍｍ、幅１ｍｍのガス通過溝を有している。出口部は８００ｍｍ幅で２０ｍｍ間隔で１ｍｍ□の吐出孔からガスを吐出するものであった。
【００９６】
まず得られたフィルムロールを図１の巻出手段２にセットし、ガイド手段５ａ〜５ｄ、冷却キャン、ガイド手段６ａ〜６ｄにフィルムを沿わせて、巻取手段７にフィルム端部を貼り付けセットした。フィルムの両端の非蒸着部長さはマスクを調整して１０ｍｍとなるようにした。るつぼには、金属アルミニウムを８００ｇずつ計３２００ｇの金属アルミニウムをセットした。その後、蒸着機１３を減圧し、上室の真空圧力を１×１０−１Ｐａ、下室１２の真空圧力を１×１０−２Ｐａまで排気した。その後、シャッターを閉じた状態で高周波誘導加熱法でアルミニウムを溶かした。投入した電力は４つのるつぼトータルで３２ｋＷであった。４つのるつぼの溶融状態が均等になるように４つのるつぼへの投入電力を調整した。その後、溶融アルミニウムの湯面の状態を観察し沸騰による湯面のバタツキがゆらゆらしている程度になるように電力量を微調整し約３５ｋＷにした。巻出手段の張力を４４．１Ｎ（４．５ｋｇｆ）、巻取張力を３９．２Ｎ（４．０ｋｇｆ）に設定し、冷却キャン４とガイドローラ５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄの速度設定により２００ｍ／分の速度で被蒸着フィルムの搬送を開始した。その後シャッター部材を開側にして、アルミニウム蒸着を行った。アルミニウム膜が幅方向に均等に蒸着されているかを幅方向の４点を測定する相馬光学社製“Ｓ−２３００シリーズ”のマルチチャンネル分光計により監視し、透過率が一定になるように蒸発源の４つのるつぼの投入電力を微調整した。ここでの透過率は、ハロゲンランプを光源として、波長が６００ｎｍでの値である。４個の光学モニタを用いて、幅方向の透過率バラツキが±２％以内になるように調整した。この状態で真空計の圧力は１．５×１０−２Ｐａであった。この状態で、フィルムの８０ｍ／分の巻取搬送まで徐々に下げていった。次に、フィルムと冷却キャンとの間に導入する隙間導入ガス量を（５０ｃｍ３／分）／秒を超えないように徐々に上昇させて、５００ｃｍ３／分まで導入した。なお、隙間導入ガスとして酸素を用いた。また、巻出側の酸化ノズルから酸化ガスの導入量の上昇速度を（５０ｃｍ３／分）／秒を超えないように徐々に上昇させ２５００ｃｍ３／分まで導入した。なお、酸化ガスとして酸素を用いた。その後巻取側の酸化ノズルから酸化ガス導入量の上昇速度を（５０ｃｍ３／分）／秒を越えないように徐々に上昇させ１０００ｃｍ３／分まで導入した。透過率は４つの光学モニタの値で８０〜８２％を示していた。その後、監視窓から蒸着後のフィルムを監視してフィルムが熱負けが発生しないことを確認しつつ徐々にフィルムの搬送速度を下げていった。３５ｍ／分のフィルム巻取搬送を行い、酸化アルミニウム膜を形成した。この状態で真空計が示す圧力は２．０×１０−２Ｐａであった。透過率は４つの光学モニタの値で３１〜３２％を示していた。その後、シャッターを閉側にして隙間導入ガス、および、酸化ガスの導入を止め、蒸発源への電力供給を切った。そして搬送速度を１０ｍ／分まで下げ蒸着機の放圧を行った。この酸化アルミニウム膜の膜厚は２５０ｎｍであった。膜厚の測定はオージェ電子分光法で分析した。なお、光学的に分光反射率特性を用いて酸化アルミニウムの屈折率を入力することで厚み��求める手法もある。こうして４．７５μｍの金属薄膜付きフィルムを作成した。また、１週間後の得られたフィルム１枚の全光線透過率は、スガ試験機株式会社製の”ヘーズコンピュータＨＺ−１”装置にて測定すると、幅方向で７１〜７４％の範囲であった。成膜中の透過率と異なるのは、成膜後に大気中に放置され、酸化が進んだためである。
【００９７】
成膜されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであった。
【００９８】
熱履歴を測定した結果、１７６℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【００９９】
上記の特性値を表１に示す。
【０１００】
実施例２  （ガス入れ処方２）
上記実施例１で説明した装置を用いて、フィルムと冷却キャンとの間に導入する隙間導入ガスの導入量を８００ｃｍ３／分とする以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムを作成した。なお、成膜中の透過率は、４つの光学モニタの値で３１〜３２％を示し、真空計が示す圧力は２．０×１０−２Ｐａであった。成膜後１週間後の透過率は７２〜７４％であった。
【０１０１】
作成されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであった。酸化アルミニウム膜の厚みは２５０ｎｍであった。
【０１０２】
さらに、熱履歴を測定した結果、１７３℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【０１０３】
上記の特性値を表１に示す。
【０１０４】
実施例３  （ガス入れ処方３）
上記実施例１で説明した装置を用いて、フィルムと冷却キャンとの間に導入する隙間導入ガスを窒素とし、導入量を５００ｃｍ３／分とする以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムを作成した。なお、成膜中の透過率は、４つの光学モニタの値で３１〜３２％を示し、真空計が示す圧力は３．０×１０−２Ｐａであった。成膜後１週間後の透過率は７２〜７５％であった。
【０１０５】
作成されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであった。酸化アルミニウム膜の厚みは２２０ｎｍであった。
【０１０６】
さらに、熱履歴を測定した結果、１７５℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【０１０７】
上記の特性値を表１に示す。
【０１０８】
実施例４（低温ガス入れ処方）
上記実施例１で説明した装置を用いて、さらに、フィルムと冷却キャンとの間に導入する隙間導入ガスをガス冷却装置により冷却し、成膜室内への導入量を１２００ｃｍ３／分とする以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムを作成した。用いたガス冷却装置は、岩谷瓦斯社製の冷凍機Ｄ３１０とコンプレッサＣＷ３０３から構成されるもので、マスフローコントローラと成膜室との間に設置した。冷凍機の温度設定を−１５０℃に設定した。このとき、ガス導入ノズル先端での温度は−８０℃となった。
【０１０９】
なお、成膜中の透過率は、４つの光学モニタの値で３１〜３２％を示し、真空計が示す圧力は２．０×１０−２Ｐａであった。成膜後１週間後の透過率は７１〜７３％であった。
【０１１０】
作成されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであった。酸化アルミ膜の厚みは２５０ｎｍであった。
【０１１１】
さらに、熱履歴を測定した結果、１７１℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【０１１２】
上記の特性値を表１に示す。
【０１１３】
実施例５（加湿ガス入れ処方）
上記実施例１で説明した装置を用いて、さらに、フィルムと冷却キャンとの間に導入する隙間導入ガスを相対湿度５０％に加湿する以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムを作成した。用いた加湿装置は、図６に示した分流式湿度調整器であり、乾燥ガスラインに４００ｃｍ３／分、飽和ガスラインに４００ｃｍ３／分の隙間導入ガスを流した。
【０１１４】
なお、成膜中の透過率は、４つの光学モニターで３０〜３３％を示し、真空計が示す圧力は２．０×１０−２Ｐａであった。また、製膜後１週間の透過率は７４〜７６％であった。
【０１１５】
作成されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであった。酸化アルミニウム膜の厚みは２５０ｎｍであった。
【０１１６】
さらに、熱履歴を測定した結果、１６６℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【０１１７】
上記の特性値を表１に示す。
【０１１８】
実施例６
フィルムと冷却キャンとの間に温度２５℃の隙間導入ガスを１８００ｃｍ３／分導入する以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムを作成した。
【０１１９】
搬送速度３５ｍ／分で、成膜中の透過率は４つの光学モニターで４２〜４６％を示し、成膜されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであったが、成膜中の真空計が示す圧力は６．０×１０−２Ｐａで、酸化アルミ膜の厚みは１８０ｎｍしかつかなかった。なお、成膜後１週間後の透過率は８２〜８４％であった。フィルムの熱履歴を測定した結果、１７５℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【０１２０】
上記の特性値を表１に示す。
【０１２１】
実施例７
フィルムの幅方向両端部の非蒸着部長さを２０ｍｍとした以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムを作成した。
【０１２２】
ところが、巻き取られたフィルムにおいて、熱負けの発生はなかったものの、シワがフィルムの幅方向両端部から５０ｍｍの領域内で残存した。
【０１２３】
実施例８
フィルムの幅方向両端部の非蒸着部長さを５ｍｍとした以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムの作成を試みた。
【０１２４】
生産条件に至るまでの搬送速度８０ｍ／分において、巻取部で左右に約５ｍｍの巻きズレが生じ、その後、搬送速度３５ｍ／分においても、熱負けの発生はなかったが、数ｍｍ程度の左右の巻きズレがみられた。
【０１２５】
比較例１
フィルムと冷却キャンとの間に隙間導入ガスを導入しないこと以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムの作成を試みた。
【０１２６】
搬送速度８０ｍ／分から搬送速度４５ｍ／分まで下げたところで、フィルム表面に熱負けが発生し始めることが観察された。このときの真空計が示す圧力は２．０×１０−２Ｐａであった。なお、速度を下げて、搬送速度４２ｍ／分のときに熱負けによるフィルム破れが発生したので、成膜を終了した。
【０１２７】
なお、破れる直前のフィルムの熱履歴を測定した結果、１８２℃で蒸着時によるものと推定できる吸熱ピークを得た。
【０１２８】
上記の特性値を表１に示す。
【０１２９】
比較例２
フィルムと冷却キャンとの間に温度２５℃のアルゴンガスを５００ｃｍ３／分導入する以外は、上記実施例１とまったく同じ条件で薄膜付きフィルムの作成を試みた。
【０１３０】
ところが、アルゴンガスを５００ｃｍ３／分導入すると成膜室内の圧力が８．０×１０−２Ｐａまで上昇し、真空ポンプが過負荷状態となるため長期間の運転が不可能であった。なお、搬送速度３５ｍ／分で、成膜中の透過率は４つの光学モニターで３１〜３４％を示し、成膜されたフィルムは全面にわたって熱負けのないものであったが、酸化アルミ膜の厚みは１１０ｎｍであった。また、搬送速度が３５ｍ／分での成膜中に巻取部で１０ｍｍ程度の巻きずれが発生した。
【０１３１】
上記の特性値を表１に示す。
【０１３２】
【表１】
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【０１３３】
【発明の効果】
薄膜の厚膜化等、基材に高い熱負荷を加える成膜処方においても、成膜物質と結合反応するガスを基材と冷却面との間に介在させるので、成膜室内の圧力上昇を極力抑えるとともに、ガスの熱伝達効果により冷却部材による冷却を促進できるため基材の熱負けを低減できる。さらに、介在させるガスを温度制御したり水分を付加すれば、基材と冷却面との間の熱伝達率を向上させることが可能となるので、より高いレベルの冷却効果を得ることでき、熱負けの発生をさらに低減できる。
【０１３４】
さらに、基材の幅方向端部の非蒸着領域を適正化すれば、巻取時のシワや巻きズレを抑制するとともに熱負けも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属薄膜付き基材の製造装置の一例である真空蒸着装置を示す概略断面図である。
【図２】ガス導入ノズルの一例を示す概略斜視図である。
【図３】マスク調整機構の一例を示す概略正面図である。
【図４】酸化ノズルの一例を示す概略斜視図である。
【図５】ガス冷却機構の一例を示す概略図である。
【図６】湿度調整機構の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１：真空蒸着装置
２：巻出手段
３ａ〜３ｃ：フィルム
４：冷却キャン
５ａ〜５ｄ：ガイドロール
６ａ〜６ｄ：ガイドロール
７：巻取手段
８：下室用ポンプ
９：上室用ポンプ
１１：上室
１２：下室
２０：ガス導入ノズル
２１：ガス吐出孔
２１Ｐ：ピッチ
２２：配管
２３：マスフローコントローラ
２４：開閉バルブ
２６：ボンベ
２７：ガス流入部
２８：フランジ
３１ａ、３１ｂ：仕切板
３２ａ、３２ｂ：酸化ノズル
３３：溝
３４：下板
３５ａ、３５ｂ：ガス吐出孔
３６：上板
３７：溝
３８：シール板
３９：ガス導入口
４０：ボルト
５０ａ、５０ｂ：マスク調整機構
５３ａ、５３ｂ：マスク板
５４ａ、５４ｂ：マスク保持部材
６０ａ、６０ｂ：配管
６１ａ、６１ｂ：マスフローコントローラ
６２ａ、６２ｂ：開閉バルブ
７０：開口部
７０ａ：開口部のフィルム搬送方向長さ
８０：溶融手段
８１：るつぼ
８１Ｓ：湯面
８１ａ：湯面のフィルム搬送方向長さ
８２：高周波誘導加熱装置
９０：シャッター
１００：ガス冷却機構
１０１：冷凍機
１０２：コンプレッサ
１０３：温調機
１０４：二重配管
１０５：真空ポンプ
１０６：冷却筒
１０７：内配管
１２０：湿度調整機構
１２１：乾燥ガスライン
１２２：飽和ガスライン
１２３：飽和槽
１２４、１２５：マスフローコントローラ
１２６、１２７：開閉弁
１２８：槽
３００ａ、３００ｂ：非成膜領域
【図１】
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【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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