(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエブ状基板の巻出し・巻取り室と成膜する反応蒸着室でなり、該反応蒸着室内に複数のプロセスガス噴出管を有するシャワーヘッド電極でなる成膜手段と、加温手段とを具備する真空成膜装置であって、前記ウエブ状基板の下部に所定の間隔をおいて前記シャワーヘッド電極が載置され、該シャワーヘッド電極の下部に該シャワーヘッド電極を加温する加温手段が載置され、該加温手段の温度を調節する温度調節機構が具備されてなることを特徴とする真空成膜装置。
【請求項２】
前記加温手段は、平坦状ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置。
【請求項３】
前記温度調節機構は、赤外線センサー付温度計を具備し、該赤外線センサー付温度計でウエブ状基板の表面温度を測定し、前記加温手段を制御する機構であることを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置。
【請求項４】
前記請求項１、２または３記載の真空成膜装置を用いてウエブ状基板表面に連続的に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空中にて基板表面などに薄膜を形成する真空成膜装置に関するものであり、特に化学蒸着法（ＣＶＤ）等によりウエブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置およびそれを用いた成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の事例として化学蒸着（ＣＶＤ）法による巻取り式真空成膜装置を挙げ以下に説明する。
【０００３】
例えば、図２の側面図に示すように、トルクモータ等の一定の張力にて巻取り可能な巻取り手段を持つ巻取り軸（１）を有し、かつパウダークラッチ等のトルク制御手段により一定のバックテンションをかけつつウエブ状の合成樹脂フィルムの巻出しを可能にする巻出し軸（２）を有し、かつこの二軸の間に合成樹脂フィルム（９）の走行を規制する複数のアイドルローラ（３、４）および張力を検知して巻取り軸（１）または巻出し軸（２）に適宜フィードバックを行うための張力検出器（５，６）を具備したテンションロール（７，８）および合成樹脂フィルム（９）にそのフィルム（９）の温度をコントロールし表面に膜を形成するための温調ドラム（１０）、および電極（１１）と複数のプロセスガス噴出管（１７、１８）でなる成膜手段を配置することにより巻出し軸（２）から所定の張力を付与されつつ巻き出されるウエブ状の合成樹脂フィルム（９）が、温調ドラム（１０）上で、前記の成膜手段により合成樹脂フィルム（９）の表面に膜を形成された後、所定の張力を伴いつつ巻取り軸（１）にて巻き取られ、表面に薄膜が形成されたフィルム（１３）を得ることが出来る仕組みになっていた。
【０００４】
しかしながら、上記の図２に示すような真空成膜装置（１００）では以下のような問題を生じていた。すなわち、真空下においては、図５に示すように、合成樹脂フィルム（９）の内部に含まれているガスが、その表裏面から放出され、温調ドラム（１０）と合成樹脂フィルム（９）の間に放出ガス層（２０）が形成されるため、温調ドラム（１０）と合成樹脂フィルム（９）の間に不均一な浮きが出来てしまい、大気による熱伝達が期待できない真空下においては成膜中の合成樹脂フィルム（９）の温度分布を均一に調整できないものであった。よって合成樹脂フィルム基板（９）面の薄膜が物理的、化学的に不安定で膜厚も不均一となる危惧のあるものであった。さらに温調ドラム（１０）表面と合成樹脂フィルム（９）が成膜中に接するので合成樹脂フィルム（９）に傷や変形を与えてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、上記合成樹脂フィルム（９）の温調ドラム（１０）間での浮きと傷や変形の問題を解決するものとして、図３の側面図に示すように、例えば、図２に示す温調ドラム（１０）を排除し、反応蒸着室（７０）内で成膜中に合成樹脂フィルム（９）が何にも接触しない方法即ち図４の拡大側面図に示すように、合成樹脂フィルム（９）の下部で、離れた位置から温調ドラムに代わる平坦状のヒーター（１９）で合成樹脂フィルム（９）を加温し、上部にプロセスガス供給管（２１）より供給され噴射する複数のプロセスガス噴出管（１７）等でなる成膜手段を設けた仕組みの真空成膜装置（１００）がある。
【０００６】
しかしながら、図３に示す上記真空成膜装置（１００）では、放出ガスによる合成樹脂フィルム（９）の浮きと傷や変形は防げるもののフィルムの温度をコントロールするのに真空中のためヒーター（１９）の熱の輻射を利用するしかなく、加熱する場合はフィルム温度よりもヒーター（１９）を高い温度まで上げなくてはならない。よってより大きな電力を必要とする点や目標の温度に到達するまでに長い時間を要する即ちエネルギー消費量が大きくなるなどの問題があり、また冷却に関してはほとんど期待できないのでフィルム面の温度のコントロールに難点のあるものであった。更にこの方法でもフィルム基板の温度分布を均一にするのにはヒーター自体の温度分布とフィルム基板との距離などに大きく影響され温度分布のコントロールにも多大の難点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、化学蒸着法（ＣＶＤ）等によりウエブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置において、合成樹脂フィルムに傷や変形を与えずに、かつ省エネルギーで合成樹脂フィルム基板の温度分布および温度を均一にコントロールし、物理的、化学的に安定で膜厚も均一な薄膜を形成する真空成膜装置とそれを用いた成膜方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、ウエブ状基板の巻出し・巻取り室と成膜する反応蒸着室でなり、該反応蒸着室内に複数のプロセスガス噴出管を有するシャワーヘッド電極でなる成膜手段と、加温手段とを具備する真空成膜装置であって、前記ウエブ状基板の下部に所定の間隔をおいて前記シャワーヘッド電極が載置され、該シャワーヘッド電極の下部に該シャワーヘッド電極を加温する加温手段が載置され、該加温手段の温度を調節する温度調節機構が具備されてなることを特徴とする真空成膜装置としたものである。
【００１０】
また、請求項２の発明では、前記加温手段は、平坦状ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の真空成膜装置としたものである。
【００１１】
また、請求項３の発明では、前記温度調節機構は、赤外線センサー付温度計を具備し、該赤外線センサー付温度計でウエブ状基板の表面温度を測定し、前記加温手段を制御する機構であることを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置としたものである。
【００１２】
上記本発明の真空成膜装置によれば、加温手段や成膜手段とウエブ状基板とは所定の間隔があり接していないので、ウエブ状基板面の傷や変形を防止することができる。また温度調節機構は、ウエブ状基板の表面温度を赤外線センサー付温度計で測定し、その測定値により平坦状ヒーターが所望の温度にコントロールされる。そのコントロールされたヒーターの熱が上部のシャワーヘッド電極に伝達され、その複数のプロセスガス噴出管（孔）を有するシャワーヘッド電極から所望の一定温度に加温されたプロセスガスがウエブ状基板面に均一に噴射されるとともにウエブ状基板の温度をコントロールする。このサイクルを繰り返すことによって比較的短時間に均一でかつ所望の一定温度にコントロールされたウエブ状基板となる真空成膜装置を提供することができる。
【００１３】
また、請求項５の発明では、前記請求項１、２または３記載の真空成膜装置を用いてウエブ状基板表面に連続的に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法としたものである。
【００１４】
上記請求項５の発明によれば、均一で所望の一定温度にコントロールされた真空成膜装置を用いることによって、走行するウエブ状基板表面に、少ないエネルギー量で連続的に、物理的、化学的に安定で膜厚も均一な薄膜を形成する成膜方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
本発明の真空成膜装置は、図３に示すように、例えばウエブ状合成樹脂フィルムの巻出し・巻取り室（６０）と成膜する反応蒸着室（７０）でなり、その反応蒸着室（７０）内に、図１の拡大側面図に示すように、プロセスガス噴出部と電極でなる成膜手段として、プロセスガス供給管（２１）より供給され噴射する複数のプロセスガス噴出管（１７）を有するシャワーヘッド電極（２２）と、ウエブ状合成樹脂フィルム（９）を加温する加温手段としての平坦状のヒーター（１９）を具備し、前記ウエブ状合成樹脂フィルム（９）の下部に２０ｍｍ程度の間隔をおいて成膜手段である前記シャワーヘッド電極（２２）が載置され、そのシャワーヘッド電極（２２）の下部に前記加温手段である平坦状のヒーター（１９）が載置されているものであり、その平坦状のヒーター（１９）の温度を調節する温度調節機構が具備されてなることを特徴とするものである。
【００１６】
上記温度調節機構は、ウエブ状合成樹脂フィルム（９）の表面温度を測定する赤外線センサー付温度計（図示せず）を具備してなるもので、その赤外線センサー付温度計によりウエブ状合成樹脂フィルム（９）の表面温度を測定し、その測定値により平坦状のヒーター（１９）を所望の温度にコントロールするものである。
【００１７】
さらに、上記温度調節機構は、上記でコントロールされたヒーター（１９）の熱が上部のシャワーヘッド電極（２２）に伝達され、その複数のプロセスガス噴出管（孔）（１７）を有するシャワーヘッド電極（２２）から所望の一定温度に加温されたプロセスガスが対向電極（２４）に向かって噴射され、結果的にはウエブ状合成樹脂フィルム（９）面に均一に噴射されるので走行するウエブ状合成樹脂フィルム（９）の温度をコントロールするものである。このサイクルを繰り返すことによって少ないエネルギー量で比較的短時間に均一で所望の一定温度にコントロールされたウエブ状の合成樹脂フィルム（９）となる機構（仕組み）である。
【００１８】
上記温度コントロールされる平坦状のヒーター（１９）としては、ステンレス製あるいはセラミクッスヒーターが好ましい。これは真空中で合成樹脂フィルム（９）からの放出ガスが少ない点と、ヒーター自体が腐食しないと言う点で成膜時に余分な反応物を出さないことから好適に使用できる。
【００１９】
また、上記合成樹脂フィルム（９）の温度を測定する赤外線センサー付温度計としては、非接触型・赤外線センサー付温度計が好適に使用出来る。これは成膜されたフィルムの面などに温度計自体が触れることなく使用できるので、傷を付けることなく巻取り可能となるからである。
【００２０】
ただし、実際に温度を測定できれば合成樹脂フィルム（９）の裏面から測定して、裏面の傷などを度外視すれば、接触型の温度計を使用してもある程度の効果が期待できることは言うまでもない。
【００２１】
また、本発明の真空成膜装置を構成する成膜手段であるシャワーヘッド電極（２２）は、表面に複数のプロセスガス噴出管（１７）すなわち孔が穿設されているもので、この孔の数や大きさ、さらには位置を変化させ積極的に熱伝達を利用することで意図的に温度分布を変えることが可能である。
【００２２】
また、本発明の真空成膜装置に適用されるウエブ状基板としては、合成樹脂フィルムで、例えばポリエチレンテレフタレートフィルムやポリエステルエーテルフィルム、ポリアリレートフィルム等のポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリエーテルイミドフィルム、ポリカーボネートフィルム、フッ素樹脂フィルム、トリアセテートフィルムなど比較的耐熱性のあるフィルムが挙げられるが、これらに限定するものではない。
【００２３】
本発明の真空成膜装置に係わる温度調節機構は、プロセスガスまたはそれと不活性ガスとの混合気体を利用する化学蒸着法（ＣＶＤ法）、プラズマ放電中の気体反応を利用するプラズマＣＶＤ法への適用のほか、一般的な真空蒸着法への適用も可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。
即ち、反応蒸着室内にプロセスガス噴出部と電極でなる成膜手段と、前記ウエブ状基板を加温する加温手段とを具備する真空成膜装置において、前記ウエブ状基板の下部に所定の間隔をおいて成膜手段としてシャワーヘッド電極を載置し、該シャワーヘッド電極の下部に加温手段としてヒーターを載置し、該ヒーターの温度を調節する温度調節機構を具備し、この温度調節機構を赤外線センサー付温度計でウエブ状基板の表面温度を測定して前記ヒーターを制御する機構としたので、ウエブ状基板に傷や変形を与えずに、比較的短時間に均一でかつ所望の一定温度にコントロールされたウエブ状基板となる真空成膜装置を提供することができる。
【００２５】
また、上記の真空成膜装置を用いてウエブ状基板表面に連続的に薄膜を形成する成膜方法によって、省エネルギーで、ウエブ状基板の温度分布および温度を均一にコントロールし、よって物理的、化学的に安定で膜厚も均一な薄膜を形成する成膜方法とすることができる。
【００２６】
また付随的効果として、従来、プロセスガスとして使用困難であった蒸気圧の低い材料の使用が可能となった。
【００２７】
さらに、プラズマＣＶＤの場合、ウエブ状基板の温度分布とプロセス空間のガス温度分布が近似することから、基板の温度分布を測定することによって従来困難であったプラズマ中のガス分布をも測定することが可能となった。
【００２８】
従って本発明は、真空中にて基板表面などに薄膜を形成する真空成膜装置、特に化学蒸着法（ＣＶＤ）等によりウエブ状合成樹脂フィルム表面に薄膜を形成する真空成膜装置として、優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空成膜装置の一実施の形態を示すもので、それを構成する成膜手段の拡大側面図である。
【図２】従来の真空成膜装置の一事例を説明する側面図である。
【図３】従来の真空成膜装置の他の事例を説明する側面図である。
【図４】従来の図３に示す真空成膜装置の一事例を説明する部分拡大側面図である。
【図５】従来の図２に示す真空成膜装置の一事例を説明する部分拡大側面図である。
【符号の説明】
１‥‥巻取り軸
２‥‥巻出し軸
３，４‥‥アイドロール
５，６‥‥張力検出器
７，８‥‥テンションローラ
９‥‥合成樹脂フィルム
１０‥‥温調ドラム
１１‥‥電極
１３‥‥ウエブ状成膜済みのフィルム
１４，１５‥‥ニップロール
１６‥‥ダンサロール
１７，１８‥‥プロセスガス噴出管
１９‥‥ヒーター
２０‥‥放出ガス層
２１‥‥プロセスガス供給管
２２‥‥シャワーヘッド電極
２４‥‥対向電極
６０‥‥巻出し・巻取り室
７０‥‥反応蒸着室
１００‥‥真空成膜装置
【図１】
0003885431.tif 000002
【図２】
0003885431.tif 000003
【図３】
0003885431.tif 000004
【図４】
0003885431.tif 000005
【図５】
0003885431.tif 000006