(57)【要約】【課題】多層薄膜付き積層体の製造において、実質的に単独の蒸発源による１回の蒸着により長尺基材表面に多層の薄膜が形成可能であり、また特にディスプレイ前面電磁波シールドフィルムとして好適かつ生産性の高い、多層薄膜付き積層体の製造方法および製造装置を提供すること。【解決手段】真空中にて長尺の基材を走行させて金属および金属化合物からなる多層薄膜付き積層体を製造するに際し、蒸発源と冷却ドラムの間の空間に仕切板を設けて基材走行方向に複数の蒸着領域を形成し、蒸着領域のうち少なくとも一つの領域に反応性ガスを供給する。また、仕切板の位置を調整することにより多層薄膜の構造を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中にて冷却ドラム上に長尺の基材を走行させながら金属蒸気にさらすことによって前記金属および金属化合物を有する多層薄膜付き積層体を製造するに際し、前記金属の蒸発源と前記冷却ドラムとの間の空間に少なくとも一つ以上の仕切板を設けて前記基材の走行方向に複数の蒸着領域を形成し、該蒸着領域のうち少なくとも一つの領域に反応性ガスを供給することを特徴とする、多層薄膜付き積層体の製造方法。
【請求項２】
前記複数の蒸着領域のうち、前記基材の走行方向における最上流の領域および／または最下流の領域に前記反応性ガスを供給することを特徴とする、請求項１に記載の多層薄膜付き積層体の製造方法。
【請求項３】
前記最上流の領域に前記反応性ガスを供給するときは、前記基材の走行方向の下流側から上流側へ向かって供給し、前記最下流の領域に前記反応性ガスを供給するときは、前記基材の走行方向の上流側から下流側へ向かって前記反応性ガスを供給することを特徴とする、請求項２に記載の多層薄膜付き積層体の製造方法。
【請求項４】
前記仕切板の前記走行方向の位置を調整することにより前記多層薄膜付き積層体の構造を制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の多層薄膜付き積層体の製造方法。
【請求項５】
前記仕切板は、前記基材の走行方向における下流側に面する面と上流側に面する面の両面に成膜速度検出部を具備し、検出された２つの成膜速度の差の絶対値が最小となるように仕切板の位置を調整することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の多層薄膜付き積層体の製造方法。
【請求項６】
前記金属は、銅、鉄、コバルト、ニッケルのうちから選ばれた一種以上であり、前記反応性ガスは酸素であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の多層薄膜付き積層体の製造方法。
【請求項７】
真空中にて長尺の基材に金属および／または金属化合物を蒸着させるための金属の蒸発源と冷却ドラムとを有する多層薄膜付き積層体の製造装置であって、前記金属の蒸発源と冷却ドラムの間の空間に仕切板を有し、前記仕切板で仕切られた前記複数の蒸着領域のうち少なくとも一つの領域に反応性ガスを供給するためのガスノズルを具備することを特徴とする、多層薄膜付き積層体の製造装置。
【請求項８】
前記ガスノズルは、前記複数の蒸着領域のうち、前記基材の走行方向における最上流の領域および／または最下流の領域に前記反応性ガスを供給するものであることを特徴とする、請求項７に記載の多層薄膜付き積層体の製造装置。
【請求項９】
前記最上流の領域に前記反応性ガスを供給するガスノズルを有するときは、該ガスノズルは前記基材の走行方向の下流側から上流側への向きに前記反応性ガスを供給するものであり、また前記最下流の領域に前記反応性ガスを供給するガスノズルを有するときは、該ガスノズルは基材走行方向の上流側から下流側への向きに前記反応性ガスを供給するものであり、反応性ガスを供給するものであることを特徴とする、請求項７または８に記載の多層薄膜付き積層体の製造装置。
【請求項１０】
前記仕切板が前記基材の走行方向における位置を調節する位置調節機構を具備することを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の多層薄膜付き積層体の製造装置。
【請求項１１】
前記仕切板は、前記基材の走行方向における下流側に面する面と上流側に面する面の両面に成膜速度検出部を具備することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の多層薄膜付き積層体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層薄膜付き積層体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、真空中にてプラスチックフィルムなどの長尺基材表面に金属および金属化合物からなる多層構造の薄膜を形成した積層体は磁気テープ、ディスプレイ部材、電子回路材料、包装材料など多種多様な用途に使用されている。真空中にて金属および金属化合物の薄膜を形成する方法としては、冷却ドラム上に長尺の基材を走行させながら、飛翔する金属材料にさらすことで成膜する真空蒸着法やスパッタリング法などが主として用いられる。長尺基材表面に対して単独の蒸発源あるいはスパッタリングターゲットで多層薄膜を形成する場合、１層成膜するごとに蒸発源あるいはスパッタリングターゲットを変更してから反転走行させるなどして次の層を成膜し、これを必要なだけ繰り返さなければならず、生産性が低い。そこで、生産性を高めるために基材を１回走行させるだけで所望の多層薄膜を形成しようとする場合、蒸発源やスパッタリングターゲットを基材走行方向に複数個設置することが考えられる。スパッタリング法の場合、スパッタリングターゲットを置く向きは水平でも垂直でも斜めでもよいため、一つの冷却ドラムに対して複数個のスパッタリングターゲットを設置することは比較的容易に実現可能であるが、スパッタリング法は真空蒸着法に比べて成膜速度が遅いという問題がある。生産性の観点から優れた真空蒸着法を選択した場合、加熱溶融した蒸着材料を保持する必要があるため蒸発源は水平に置かなければならず、これにより一つの冷却ドラムに対して設置できる個数が制限される。よって蒸発源の数を増やすためには冷却ドラムを大径化したり複数個の冷却ドラムを設置したりする必要があるため、装置が大型化してしまうなどの問題があった。
【０００３】
従来、例えば一つの冷却ドラムに対して図２のように複数の蒸発源と複数の開口部を設置する方法がある（特許文献１）。図２は、従来の多層薄膜付き積層体の製造装置の一例を示す内部構成図である。図２において、多層薄膜付き積層体の製造装置の一例は、金属蒸気１を発生させるための複数の蒸発源２、長尺基材３を表面に沿わせて走行させながら冷却を行う冷却ドラム４、長尺基材３を支持しつつ搬送させるための搬送ローラー５、反応性ガスを導入するためのガスノズル６、ガスノズル６などの内部構造部材への蒸着膜付着防止および長尺基材３の蒸着領域を複数に分割するための遮蔽板７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからなる。遮蔽板７ｂおよび７ｃにより蒸着領域を分割したこの例では、多層構造における各層を構成する物質が混合してしまうことが避けられない。また、各層を構成する物質の混合を避けようと例えば図２に示す遮蔽板７ｂの長さＬを長くすると、遮蔽板７ｂに不要な蒸着膜が付着して蒸着効率を低下させるばかりか、付着した蒸着膜が蒸発源２の上に落下して蒸着材料が飛散する（以下、「スプラッシュ」と呼ぶ。）可能性が高くなる。さらに、多数の蒸発源２を備えているため蒸発源２からの輻射熱量が多く、基材が熱的ダメージを受けてしまう場合もあった。
【０００４】
また、図３は１個の蒸発源２と２個以上の冷却ドラム４を用いて多層膜を形成する方法の一例における内部構造図である（特許文献２）。図３における従来の多層薄膜付き積層体の製造方法は、金属蒸気１を発生させるための蒸発源２、長尺基材３を表面に沿わせて走行させながら冷却を行う２つの冷却ドラム４、長尺基材３を支持しつつ搬送させるための搬送ローラー５、反応性ガスを導入するためのガスノズル６、ガスノズル６などの内部構造部材への蒸着膜付着防止および長尺基材３の蒸着領域を複数に分割するための遮蔽板７ｅ、７ｆ、７ｇからなる。この場合、２つの冷却ドラム４を用いてそれぞれに対して蒸着領域を設けることにより多層薄膜化を図っている。しかし、この方法では装置が大型化してしまうのを避けることができず、また層構造を変更したい場合冷却ドラム４の配置を見直す必要があるため、調整が大掛かりになってしまう。
【０００５】
また、図４は冷却ドラム４に対して遮蔽板７ｈ、７ｉによって形成された開口部に少なくとも一つの遮蔽板７ｊを配置し、単一の蒸発源２からの金属蒸気１が長尺基材３表面に付着する領域を複数個設けることにより多層膜を形成する方法の一例を示す内部構造図である（特許文献３）。図４における従来の多層薄膜付き積層体の製造方法は、金属蒸気１を発生させるための単一の蒸発源２、長尺基材３を表面に沿わせて走行させながら冷却を行う冷却ドラム４、長尺基材３を支持しつつ搬送させるための搬送ローラー５、反応性ガスを導入するためのガスノズル６、ガスノズル６などの内部構造部材への蒸着膜付着防止および長尺基材３の蒸着領域を長尺基材の走行方向８について複数に分割するための遮蔽板７ｈ、７ｉ、７ｊからなる。しかし、この方法では層構造内に金属化合物薄膜を形成しようと反応性ガスを導入した場合、各層ごとに独立した蒸着空間領域が形成されていないため、反応性ガスの影響が所望の蒸着領域以外にも及ぶことが避けられず、各層間に明確な界面を設けたい場合であっても層間に傾斜組成層が形成されてしまうという問題があった。
【０００６】
ところで、従来よりディスプレイ前面に用いられる電磁波シールドフィルムの製造においては、プラスチックフィルム表面にスパッタリング法などで金属薄膜を形成し、その薄膜を電解めっきの核付け層として金属めっき層を形成した後、フォトエッチングなどにより網目状パターンを形成し、表面を黒化処理するなどして着色層を形成して所望の電磁波シールドフィルムを得るという方法がある。しかしこのような方法では、製造工程が多いために生産性が低く、生産コストもかさんでしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者らの知見によると、電磁波シールドフィルムの製造に上述のような真空蒸着法を用いて、基材を１回走行させるだけで、電磁波シールド性能を持つ金属薄膜と着色した金属化合物薄膜とを積層する方法を考えることができる。しかし、本発明者らの知見によると、上述のような従来方法では、複数の蒸発源を用いると装置が大掛かりになってしまい、また単独の蒸発源で多層膜を形成すると電磁波シールド膜としての特性が不十分となってしまうという問題があった。具体的には、金属化合物薄膜を積層する際に金属薄膜の領域までも金属化合物が侵入し、導電性が低下してシールド性能が悪くなるという問題があった。また、シールド性能の低下現象が長期間使用後に現れるということも見られた。これは、金属薄膜と金属化合物薄膜との界面が不明確となっていることが原因となって金属薄膜領域の化合物化反応が経時的に進行するためであると推定される。
【特許文献１】特開平５−２７４６７１号公報
【特許文献２】特開平７−１０９５７０号公報
【特許文献３】特開平８−１９４９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、多層薄膜付き積層体の製造において、蒸発源や冷却ドラムを長尺基材の走行方向に複数個設置する必要のない、長尺基材表面に多層の薄膜が形成可能な多層薄膜付き積層体の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明によれば、真空中にて冷却ドラム上に長尺の基材を走行させながら金属蒸気にさらすことによって前記金属および金属化合物を有する多層薄膜付き積層体を製造するに際し、前記金属の蒸発源と前記冷却ドラムとの間の空間に少なくとも一つ以上の仕切板を設けて前記基材の走行方向に複数の蒸着領域を形成し、該蒸着領域のうち少なくとも一つの領域に反応性ガスを供給する多層薄膜付き積層体の製造方法が提供されるが提供される。
【００１０】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記複数の蒸着領域のうち、前記基材の走行方向における最上流の領域および／または最下流の領域に前記反応性ガスを供給する多層薄膜付き積層体の製造方法が提供される。
【００１１】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記最上流の領域に前記反応性ガスを供給するときは、前記基材の走行方向の下流側から上流側へ向かって供給し、前記最下流の領域に前記反応性ガスを供給するときは、前記基材の走行方向の上流側から下流側へ向かって前記反応性ガスを供給する多層薄膜付き積層体の製造方法が提供される。
【００１２】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記仕切板の位置を調整することにより前記多層薄膜付き積層体の構造を制御する前記多層薄膜付き積層体の製造方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記仕切板は、前記基材の走行方向における下流側に面する面と上流側に面する面の両面に成膜速度検出部を具備し、検出された２つの成膜速度の差の絶対値が最小となるように仕切板の位置を調整する前記多層薄膜付き積層体の製造方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記金属は、銅、鉄、コバルト、ニッケルのうちから選ばれた一種以上であり、前記反応性ガスは酸素である前記多層薄膜付き積層体の製造方法が提供される。
【００１５】
また、本発明の別の形態によれば、真空中にて長尺の基材に金属およびまたは金属化合物を蒸着させるための金属の蒸発源と冷却ドラムとを有する多層薄膜付き積層体の製造装置であって、前記金属の蒸発源と冷却ドラムの間の空間に仕切板を有し、前記仕切板で仕切られた複数の蒸着領域のうち少なくとも一つの領域に反応性ガスを供給するためのガスノズルを具備する多層薄膜付き積層体の製造装置が提供される。
【００１６】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記ガスノズルは、前記複数の蒸着領域のうち、前記基材の走行方向における最上流の領域および／または最下流の領域に前記反応性ガスを供給する多層薄膜付き積層体の製造装置が提供される。
【００１７】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記最上流の領域に前記反応性ガスを供給するガスノズルを有するときは、該ガスノズルは前記反応性ガスを供給するものであり、前記基材の走行方向の下流側から上流側への向きに、また前記最下流の領域に前記反応性ガスを供給するガスノズルを有するときは、該ガスノズルは前記反応性ガスを供給するものであり、基材走行方向の上流側から下流側への向きに、反応性ガスを供給する多層薄膜付き積層体の製造装置が提供される。
【００１８】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記仕切板が位置調節機構を具備する多層薄膜付き積層体の製造装置が提供される。
【００１９】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記仕切板は、前記基材の走行方向における下流側に面する面と上流側に面する面の両面に成膜速度検出部を具備する多層薄膜付き積層体の製造装置が提供される。
【００２０】
本発明において、「成膜速度検出部」とは、検出部における成膜膜厚の変化から成膜速度を知ることができる測定装置のセンサ部のことであり、そのような測定装置としては水晶振動式膜厚計、渦電流式膜厚計、抵抗式膜厚計などを用いることができる。
【００２１】
また、本発明において、「真空中」とは、一般的に真空蒸着法で用いられている真空度でよく、数Ｐａ〜０．０００１Ｐａであれば好適であるが、これにとらわれる必要はない。
【００２２】
また、本発明において、長尺の基材としては、プラスチックフィルムが好適に用いられ、プラスチックの種類としてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などのポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン６、ナイロン６６などのポリアミドなどをあげることができるが、これ以外にも任意のものを用いてもかまわない。
【００２３】
また、本発明において、「仕切板」は、蒸発源と冷却ドラムの間の空間に設置する平板状の構造物のことであり、蒸発源から冷却ドラムへ向かう金属蒸気流を極力遮らないように前記空間を基材の走行方向に独立した領域に分割する役割を担う。また、仕切板の表面が形成する面を仮想的に拡張した平面を考えたとき、その平面が当該仕切板が形成しようとする蒸着領域によって蒸着をうける基材が走行している冷却ドラムと交わるように仕切板を配置する。特許文献３における遮蔽板の場合は、蒸発源から冷却ドラムへ向かう金属蒸気流を遮るように遮蔽板を配置する点で本発明の仕切板とは異なる。また、遮蔽板はその表面の形成する面を仮想的に拡張した平面は冷却ドラムと交わらない位置に配置することが通常である。
【００２４】
本発明において、反応性ガスの種類としては、酸素、窒素、アンモニア、一酸化炭素、水など反応性蒸着に好適とされる任意のものを使用することができる。特に酸素は、例えば多層薄膜の最も基材に近い側に金属酸化物薄膜を形成すると基材との密着性を向上させる効果が期待でき、また多層薄膜の最も基材から離れた側に金属酸化物薄膜を形成すると表面硬度や寸法安定性の向上が期待できるため好ましい。またディスプレイ前面電磁波シールド用フィルムを考えた場合、表面に金属光沢があると反射光により画面が見にくくなるという問題があるが、最表面に黒色の金属酸化物薄膜を形成すればこの問題が解消できるため好ましい。
【００２５】
また、本発明において、反応性ガスを供給するためのガスノズルとしては任意の形状のノズルを用いることができる。例えば、中空円筒管の側面に複数のガス放出穴を設けたものや、中空の角材の壁面にガス放出用のスリットを設けたものなどを用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、以下に説明するとおり、蒸発源や冷却ドラムを長尺基材の走行方向に複数個設置するまでもなく、フィルム走行させて蒸着することにより、金属および金属化合物から形成される多層薄膜付き積層体を生産することができる。また、装置を小型化、簡略化することができる。
【００２７】
さらに、特にディスプレイ前面電磁波シールドフィルムとして好適な多層薄膜付き積層体を高い生産性で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態の例を、図面を参照しながら説明する。本発明の一実施形態における部材が従来技術における部材と同じ用途および機能を有している場合には、従来技術で用いた符号と同じ符号を用いる場合がある。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体の製造装置の正面図を示したものである。また、図１１は本実施形態の<側面図を示したものである。図１における一実施形態は、真空容器９、金属蒸気１を発生させるための蒸発源２、ロール状に巻かれた長尺基材３を繰り出すための巻き出しロール１０、長尺基材をロール状に巻き取るための巻き取りロール１１、長尺基材３を表面に沿わせて走行させながら冷却を行う冷却ドラム４、長尺基材３を支持しつつ搬送させるための搬送ローラー５、反応性ガスを導入するためのガスノズル６、冷却ドラム４における蒸着範囲を規定して蒸着範囲以外への蒸着膜付着を防ぐ遮蔽板７ｘ、７ｙを備える。巻き出しロール１０から繰り出された長尺基材３は搬送ローラー５を経由して冷却ドラム４の表面に密着して搬送される。蒸発源２により金属材料を加熱溶融し、気化した金属蒸気１を冷却ドラム４に沿って搬送中の長尺基材３の表面に析出させ、薄膜を形成する。薄膜が形成された長尺基材３は搬送ローラー５を経由して巻き取りロール１１へと巻かれる。
【００３０】
冷却ドラム４は表面が平滑であってその温度を一定に保てるものが好ましく、温度は２０度から−４０度の範囲で制御できるものが好適である。
【００３１】
蒸発源２と冷却ドラム４との間の空間には仕切板１２を設け、長尺基材の走行方向８に蒸着領域を分割し、蒸発源２からの金属蒸気１を各領域へと分配させる。図９は仕切板１２近傍の拡大図である。仕切板の上辺１３は、冷却ドラム４の回転軸（紙面に垂直な方向）と平行かつ冷却ドラム４の表面に近接するように配置する。仕切板の上辺１３は冷却ドラム４の表面になるべく接近させるほうが積層体の層構造制御の観点から好ましく、仕切板の上辺１３と冷却ドラム４の表面との距離Ｓは１ｍｍから１０ｍｍが好適であり、より好ましくは１ｍｍから５ｍｍの範囲である。従来の遮蔽板を使う方法では、遮蔽板への蒸着膜付着により遮蔽板の温度が上昇して基材に熱的ダメージを与えるのを防ぐため、およびガスノズルへの蒸着膜付着防止として遮蔽板と冷却ドラムとの間の隙間にガスノズルを設置することが多かったため、遮蔽板と冷却ドラムとは数１０ｍｍ以上の間隔を空けることが多かった。このことも隣接する蒸着領域の雰囲気混合を防ぐことに対して不利に働いていた。本発明では例えばガスノズル６を仕切板１２に埋設して設置することなどにより、ガスノズル６への蒸着膜付着を防止するとともに仕切板の上辺１３と冷却ドラム４の表面との距離を適切に設定することが可能である。
【００３２】
また仕切板１２の厚さについては、薄すぎると熱による変形に耐えられず、また厚すぎると有効な蒸着領域を狭めてしまい仕切板の下辺１４に蒸着カスが多く付着するなどの問題が出るため、３ｍｍから２０ｍｍの範囲が好ましく、より好適には５ｍｍから１５ｍｍの範囲である。また、仕切板の材質としては金属あるいは合金が耐熱性および加工性の観点から好ましく、なかでもＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのステンレス材料が耐腐食性の観点から好ましい。仕切板の表面には梨地加工やセラミックコーティングなどの表面加工が施されていても良い。また、耐熱性の観点から仕切板の構成材質の融点は１１００度以上であることが好ましく、より好ましくは１３００度以上であればよい。
【００３３】
長尺基材の走行方向８における仕切板の上辺１３の位置は、冷却ドラム４における蒸着範囲を規定して不要な箇所への蒸着膜の付着を防ぐための遮蔽板７ｘおよび７ｙで形成される開口部と蒸発源２との間の空間内に分割された蒸着領域が形成されるような場所とする。また仕切板の下辺１４の位置は、蒸発源２の上端から冷却ドラム４の下端までの距離をＤとしたとき、蒸発源２の上端から１／４Ｄから３／４Ｄまでの距離にするのが好ましい。仕切板の下辺１４の位置が蒸発源２に近すぎると、蒸着物質が多量に仕切板１２に付着し、付着物が蒸発源２に落下するとスプラッシュの原因となるため好ましくない。また、仕切板の下辺１４の位置が蒸発源２から離れすぎると、仕切板１２で分割された隣接する蒸着領域の雰囲気が混合してしまう恐れがあり、積層膜の構造制御が困難となるため好ましくない。さらには、仕切板の下辺１４の位置が図１に示したように、蒸発源２の溶融金属面直上にはかからないようにすることが、付着物落下によるスプラッシュを防止するという観点から、好ましい。
【００３４】
上記の仕切板１２は一つの蒸発源に対して複数個設けることができる。これにより３個以上の蒸着領域が形成され、単独の蒸発源であっても反応性ガスの導入と組み合わせることにより各蒸着領域で形成される薄膜の物性を変えることが可能となり、結果として多層薄膜を形成することができるのである。
【００３５】
また、本実施形態における蒸発源２としては、抵抗加熱蒸発源、誘導加熱蒸発源、電子ビーム蒸発源など任意のものを選択することができるが、長尺基材３の幅方向に均一な膜厚分布を得やすいという点やスプラッシュが少ないという点から電子ビーム蒸発源を用いることがより好ましい。また、長尺基材の走行方向８に蒸発源２が複数個ではなく実質的に一つであっても多層薄膜が形成できるということが本実施形態の特徴であるが、条件が許せば、長尺基材の走行方向８に複数の蒸発源を配置してさらに積層数を増やすことも可能である。また、長尺基材３の幅方向については、蒸発源２は単独のものであっても、あるいは図１１に示すように長尺基材３の幅方向に分割されたものであっても構わない。
【００３６】
本実施形態においては、仕切板１２で形成された蒸着領域のうち少なくとも一つの領域に反応性ガスを供給することにより、その領域において金属化合物が成膜されるようにする。仕切板１２の効果により、隣接する蒸着領域への反応性ガスの漏洩を防ぐことができ、金属薄膜と金属化合物薄膜との多層薄膜において明確な界面を形成できる。このことは積層体を電磁波シールドフィルムとして使用する場合の長期性能維持の点において有利に働く。また、必要に応じて仕切板の上辺１３と冷却ドラム４とのギャップを適切に調整することにより、隣接する蒸着領域への反応性ガスの漏れ出し量を安定に維持して金属薄膜と金属化合物薄膜の界面において傾斜組成を再現性良く形成することも場合によっては可能である。
【００３７】
また本実施形態においては、仕切板１２によって形成した複数の蒸着領域のうち、長尺基材の走行方向８における最上流の領域、または最下流の領域、またはその両方の領域に反応性ガスを供給することが好ましい。図５、図６、図７は本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体の製造装置のノズル配置を示す構成図である。図５は仕切板１２を１枚設置して最上流の領域のみにガスノズル６を設置して反応性ガスを供給した場合、図６は同様に最下流の領域のみにガスノズル６を設置して反応性ガスを供給した場合、図７は仕切板１２を２枚設置して最上流領域および最下流領域の両方にのみガスノズル６を設置して反応性ガスを導入した場合を示す。最上流領域に反応性ガスを導入すれば多層薄膜の最も基材表面に近い層が金属化合物薄膜となり、基材との密着性改善や多層薄膜の結晶性制御が可能となるため好ましい。また、最下流領域に反応性ガスを導入すれば多層薄膜の最も表層が金属化合物薄膜となり、積層体の表面保護層や表面着色層の形成が可能となるため好ましい。また、最上流および最下流の領域であれば、未反応の反応性ガスはより圧力の低いそれぞれの領域の外側へと拡散しながらポンプで排気されることになるため、反応性ガスを供給していない中央部領域への反応性ガス漏れ出し量が変化して中央部領域の膜物性が影響を受けるという可能性が少なく、好適である。なお、上記の観点からノズルは最上流および最下流の領域にのみ設けるのが最もよい。
【００３８】
さらに、図５、図６、図７中に矢印で示すように、本実施形態では最上流の蒸着領域への反応性ガスのガス導入方向１５は基材走行方向の下流側から上流側へ、最下流の蒸着領域への反応性ガスのガス導入方向１５は基材走行方向の上流側から下流側であることが好ましい。このような方向にガスが導入されるようにガスノズル６を設置することにより、中央部の蒸着領域への反応性ガスの拡散がさらに低く抑えられ、制御性の高い積層構造薄膜の作成が可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では仕切板１２の走行方向８における位置を調整することによって多層薄膜付き積層体の構造が制御できる。仕切板１２で形成される蒸着領域が広くなるほど、その領域で形成される薄膜の厚さは厚くなり、一方その他の領域で形成される薄膜は薄くなる。このようにすることにより、単独の蒸発源であっても積層構造の厚さ分布を調整できるため、多種多様な薄膜を生産する際に有利である。
【００４０】
ただし、このとき仕切板１２の角度の調整が不十分であると仕切板１２によって金属蒸気１が遮られてしまい、基材への蒸着効率が悪化するばかりか仕切板１２に多量に蒸着カスが付着して、それが蒸発源２の上に脱落するとスプラッシュなどの原因となりかねない。そこで、本実施形態においては、仕切板１２の長尺基材の走行方向８における下流側に面する面と上流側に面する面の両面に成膜速度検出部１６を設置する。成膜速度検出部１６としては、水晶振動式膜厚計などが適用できる。また、図９に示す仕切板近傍の拡大図中に示すように、成膜速度検出部１６における成膜速度検出面１７の法線方向は、仕切板１２の面の法線方向と一致させることが、成膜速度検出部１６の長寿命化の観点から好ましい。成膜速度検出部１６の設置位置としては任意の位置でよいが、好ましくはできるだけ冷却ドラム４に近い位置のほうが成膜速度検出部１６が受ける蒸発源２からの熱の影響が少ないため好ましい。さらに、仕切板１２の両面に取り付ける成膜速度検出部１６は表裏正反対の位置に背中合わせになる形で取り付けることが好適である。そして、検出された２つの成膜速度の差の絶対値が最小となるように仕切板１２の位置を調整することが好ましい。このようにすれば、仕切板１２への蒸着カスの付着を最小限にとどめることができ、蒸着カス落下によるスプラッシュ等の問題を回避することができる。
【００４１】
本実施形態では、仕切板１２に位置調整機構を備えているので、上述の仕切板１２の位置調整を精度良く行うことができる。位置調整機構としては、真空容器９内に複数の仕切板固定用タップを設けておくなどの簡易的なものでも良いが、真空蒸着中に外部からモーター駆動などにより仕切板の上辺１３の位置および仕切板の下辺１４の位置を微調整できるものがより好ましい。位置調整機構の一例を図１０に示す。仕切板１２における仕切板の上辺１３の位置は、仕切板１２に連結されたアーム１８をモーター１９ａにより回転させて仕切板１２をガイドレール２２に沿って移動させることにより調整でき、また仕切板の下辺１４の位置はモーター１９ｂでボールねじ２０を回転させてフレーム２１を移動させることにより調整できる。
【００４２】
本実施形態では、用いる金属材料としては銅、鉄、コバルト、ニッケルのうちから選ばれる一種以上の金属であることが好ましい。特に電磁波シールドとして積層体を用いる場合、導電率が低くコストも安いという点から銅は好ましい。また磁気シールドとしても効果的に働くという点から磁性体である鉄、コバルト、ニッケルも好ましい。また、本実施形態は蒸着法による成膜であるため、合金材料を用いると各元素の蒸気圧の違いにより積層体の組成が不安定になる恐れがあり、単体金属を用いることがより好適である。また、これらの金属に対する反応性ガスとしては任意のものを用いることができるが、中でも酸素を用いることが、基材との密着性や形成される金属酸化膜の物理的特性の面から好ましい。
【実施例】
【００４３】
［実施例１］
以上に述べた多層薄膜付き積層体の製造方法および装置を用いて、電磁波シールド用フィルムを製造した結果を説明する。
【００４４】
図１に示す多層薄膜付き積層体の製造装置を用い、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムに酸化銅／銅／酸化銅の構成の積層体を作成した方法を以下に示す。長尺基材３としてポリエチレンテレフタレートフィルムをセットして真空ポンプにより５×１０−３Ｐａまで排気した後、蒸発源２として内径１００ｍｍの誘導加熱るつぼを用いて銅を加熱溶融して、銅の金属蒸気１を得た。蒸発源２の上端から冷却ドラム４の下端までの距離Ｄは３００ｍｍとした。フィルムを１ｍ／ｍｉｎにて走行させて蒸着を行った。２枚の仕切板１２により、蒸着領域を３つの領域に分割した。長尺基材の走行方向８における最上流の領域および最下流の領域に、ステンレス管の側面に複数のガス放出穴を設けたガスノズル６をガス放出口が走行方向最上流の領域では下流から上流側へ、走行方向最下流の領域では上流から下流側へのガス流が形成されるように設置した。２本のガスノズル６から各々酸素ガス０．１ｌ／ｍｉｎを導入した。冷却ドラム４の周上における図１中に示した長さａ、ｂ、ｃについて、ａ＋ｂ＋ｃ＝３００ｍｍかつａ：ｂ：ｃを１：３：１となるように仕切板の上辺１３の位置を調整し、冷却ドラム４と仕切板の上辺１３とのギャップＳが１．５ｍｍ、蒸発源２の上端から仕切板の下辺１４までの距離が２／５Ｄ、また２枚の仕切板１２の下辺の間隔が１４０ｍｍとなるように仕切板１２を設置した。このようにして成膜した酸化銅層の厚みは各５０ｎｍ、銅層の厚みは９００ｎｍであった。
【００４５】
このようにして得られた電磁波シールド用フィルムの積層薄膜を線幅１５μｍ、ピッチ１５０μｍのパターンにレーザーエッチングにより加工し、電磁波シールド性および表面酸化層の形成状態、および蒸着中の蒸着カス落下状態を評価した。電磁波シールド性の評価はＫＥＣ法（ＫＥＣ：関西電子工業振興センター法）により行い、５００ＭＨｚにおける電界シールド効果を抽出した。また、表面酸化層の形成状態を黒色度として評価した。黒色度の指標としてはＣＩＥ（国際照明委員会）が１９７６年に提案した表色系（Ｌ＊ａ＊ｂ）の明度の指標であるＬ値を分光式色差計を用いてＪＩＳＺ８７２２に準拠して測定した。ディスプレイ用電磁波シールドフィルムとしては、黒色度Ｌ値が小さいほどディスプレイの反射が少なく黒色表示が引き立つため好ましい。さらに蒸着中の蒸着カス落下状態の確認を目視により判断した。評価結果を表１に示す。
［実施例２］
仕切板１２の長尺基材の走行方向８における下流側に面する面と上流側に面する面の両面に成膜速度検出部１６として水晶振動式膜厚計（日本真空技術株式会社製  ＣＲＴＭ−５０００）を設置し、仕切板の上辺１３の位置は変えずに蒸着中に成膜速度を監視しながら２つの蒸着速度の差の絶対値が常に２ｎｍ／ｓ以下のできる限り小さい値となるように仕切板の下辺１４の位置を調整しながら蒸着した以外は、実施例１と同様にして酸化銅／銅／酸化銅の構成の積層体を作成した。このようにして得られた電磁波シールド用フィルムの積層薄膜を線幅１５μｍ、ピッチ１５０μｍのパターンに加工した。電磁波シールド性および表面酸化層の形成状態を評価した結果を表１に示す。
［比較例１］
図８に示すように冷却ドラム４の開口部近くに仕切板の代わりとして遮蔽板７ｓおよび７ｔを設置し、ガスノズル６から酸素を吹き込んだ以外は実施例１と同様にして酸化銅／銅／酸化銅の構成の積層体を作成した。冷却ドラム４の周上における図８中に示した長さｄ、ｅ、ｆについて、ｄ＋ｅ＋ｆ＝３００ｍｍかつｄ：ｅ：ｆを１：３：１となるように遮蔽板７ｓおよび７ｔを配置した。遮蔽板７ｓおよび７ｔと冷却ドラム４表面との距離は１５ｍｍとした。このとき、酸化銅層の厚みが各５０ｎｍ、銅層の厚みが９００ｎｍの積層体を得た。このようにして得られた電磁波シールド用フィルムの積層薄膜を線幅１５μｍ、ピッチ１５０μｍのパターンに加工し、電磁波シールド性および表面酸化層の形成状態を評価した結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
2007270251.tif 000003
【００４７】
本実施形態における実施例と比較例の対比表である。比較例に比べて実施例は優れた電磁波シールド特性を示しながら、表面の黒色度が良好であり、さらに蒸着カスの落下がないか、もしくは非常に少ない。よって実施例では電磁波シールドフィルムとして好適な成膜が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、特にディスプレイ前面電磁波シールドフィルムの製造に好適な多層薄膜付き積層体の製造装置に適用できるがこれに限ったものではなく、ガスバリアフィルム製造装置や磁気記録媒体製造装置などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体の製造装置の正面図。
【図２】従来の多層薄膜付き積層体の製造装置を示す構成図。
【図３】従来の多層薄膜付き積層体の製造装置を示す構成図。
【図４】従来の多層薄膜付き積層体の製造装置を示す構成図。
【図５】本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体製造装置のノズル配置を示す構成図。
【図６】本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体製造装置のノズル配置を示す構成図。
【図７】本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体製造装置のノズル配置を示す構成図。
【図８】比較例で用いた装置を示す構成図。
【図９】本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体の製造装置における仕切板近傍の拡大図。
【図１０】本発明の一実施形態の位置調整機構を示す構成図。
【図１１】本発明の一実施形態の多層薄膜付き積層体の製造装置の側面図。
【符号の説明】
【００５０】
１    金属蒸気
２    蒸発源
３    長尺基材
４    冷却ドラム
５    搬送ローラー
６    ガスノズル
７ａ  遮蔽板
７ｂ  遮蔽板
７ｃ  遮蔽板
７ｄ  遮蔽板
７ｅ  遮蔽板
７ｆ  遮蔽板
７ｇ  遮蔽板
７ｈ  遮蔽板
７ｉ  遮蔽板
７ｊ  遮蔽板
７ｓ  遮蔽板
７ｔ  遮蔽板
７ｘ  遮蔽板
７ｙ  遮蔽板
８    長尺基材の走行方向
９    真空容器
１０  巻き出しロール防着板
１１  巻き取りロール
１２  仕切板
１３  仕切板の上辺
１４  仕切板の下辺
１５  ガス導入方向
１６  成膜速度検出部
１７  成膜速度検出面
１８  アーム
１９ａ  モーター
１９ｂ  モーター
２０  ボールねじ
２１  フレーム
２２  ガイドレール
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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