(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を巻き取りながら成膜するマグネトロンプラズマＣＶＤ装置において、真空槽内に成膜部である主ローラー及び陽極が互いに対向して配置され、該主ローラーの内部に磁気回路が設けられ、該主ローラー上を走行する基材上にプラズマ発生により成膜するに際し、該磁気回路がプラズマにさらされないように、該主ローラー内部の領域がプラズマ発生領域と異なる雰囲気とされていることを特徴とするマグネトロンプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記主ローラー内部領域が、プラズマ発生領域と異なる真空下にあるか、又は大気若しくは少なくとも一部が不活性ガスである大気からなる大気圧下にあることを特徴とする請求項１記載のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記真空が、１０-2 Ｐａ以下の高真空又は１０3Ｐａ以上の低真空であることを特徴とする請求項２記載のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記主ローラー内部に設置される磁気回路は固定され、該主ローラーのみが回転されるようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記主ローラー部のみに高周波電位を印加するため、前記真空槽と主ローラーとはその支持部分が完全に絶縁物で電気的に分離されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記主ローラーを分解しないで前記磁気回路のメンテナンスをすることができるように、該主ローラーの側板に蓋を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマグネトロンプラズマＣＶＤ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、ロール状基材を巻き取りながら成膜するマグネトロンプラズマＣＶＤ装置に関する。この装置は、巻取装置によるプラズマＣＶＤ成膜方法で、早い成膜速度を必要とするプロセスに利用できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マグネトロン方式によるプラズマＣＶＤ装置としては、カソードが大気側より取り付けられた固定型のものはあったが、ロール状基材を巻き取りながら成膜するマグネトロン方式でのプラズマＣＶＤ装置の例はない。
【０００３】
また、従来のＤＬＣ（diamond-like carbon）成膜用ＣＶＤ装置としては、真空槽内にプラズマ発生装置を設置し、フィルムとの間に発生したプラズマにより炭化水素ガスを分解して、フィルム上にＤＬＣ膜を形成するものがあった。この場合、フィルムとキャンの密着をよくし、冷却効果を高める目的でキャンあるいはフィルム上へ二次的な電位をかける工夫がなされている。しかし、プラズマ発生源の電源以外にもさらに電位をかける電源が必要になり、装置価格が高価になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の巻取装置によるＤＬＣ成膜において、プラズマＣＶＤの手法は多々あるが、マグネトロン方式によるプラズマＣＶＤ成膜は例がない。かかるマグネトロンプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣ成膜において特に問題となるのが、磁気回路を主ローラー内部に配置することと、磁気回路を固定し、主ローラーのみ回転させるようにすることと、磁気回路をプラズマ放電から防ぐこと等である。本発明者等は、かかる点について、種々検討した結果、本発明を完成するに至った。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題点を解決し、フィルム等の基材を主ローラー上を走行させて、その基材上へ高速成膜を可能にしたマグネトロンプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置は、フィルム等のロール状基材を巻き取りながら成膜するマグネトロンプラズマＣＶＤ装置において、排気系を有する真空槽内に成膜部である主ローラー及び陽極が互いに対向して配置され、該主ローラーの内部に磁気回路が設けられ、該主ローラー上を走行する基材上にプラズマを発生させて成膜するに際し、該磁気回路がプラズマにさらされないように、該主ローラー内部の領域がプラズマ発生領域と異なる雰囲気とされているものである。該主ローラー内部に磁気回路と共にこの磁気回路を取り付けるための磁気回路支持板を設置するため、主ローラー側面の側板の片側を取り外し可能とし、主ローラー内部をプラズマ発生領域と分離した異なる雰囲気とするため、側板と主ローラー本体とを、また、側板と磁気回路固定軸とをシールしてある。
【０００７】
磁気回路をプラズマ放電から防ぐためには、主ローラー内部とプラズマ発生領域を異なる雰囲気とする必要があり、分離された主ローラー内部領域を、真空下、例えばプラズマ発生領域の真空と異なる１０-2Ｐａ以下の高真空若しくは１０3 Ｐａ以上の低真空にするか、又は、大気若しくは少なくとも一部が不活性ガスである大気からなる大気圧下にすることによって行われる。このような主ローラー内部雰囲気を得るためには、該主ローラー内部領域と真空槽外部とを連結する管、例えば、真空槽外部の大気、不活性ガス供給源等とつなぐための大気導入管、又は主ローラー内部領域を真空にするための真空系に連結された排気管を設ければよい。
【０００８】
前記主ローラー内部に設置される磁気回路は固定され、該主ローラーのみが回転されるようになっている。通常、磁気回路は磁気回路取付支持板等により磁気回路固定軸に固定され、また、磁気回路固定軸は絶縁板を介して固定されており、かくして、主ローラーのみが回転されて、主ローラー上をこのローラーと一緒に走行するフィルム等の基材上に連続して成膜されるようになっている。
【０００９】
前記主ローラー部のみに高周波電位を印加することができるように、主ローラーの支持部は全て電気的絶縁部で支持されて、真空槽と主ローラーとは完全に電気的に絶縁されるように構成されている。
【００１０】
磁気回路の調整に際し、主ローラーを分解しないで磁気回路のメンテナンスをすることができるように、主ローラーの側板にメンテナンス蓋を設け、この蓋のみを取り外した開口部よりメンテナンスが出来る構造となっている。そのため、短時間でメンテナンスができる。
【００１１】
上記したように、本発明のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置によれば、主ローラーに高周波電位をかけてマグネトロンプラズマ成膜を行う際に、磁気回路が真空槽内に置かれている場合、磁気の影響により磁気回路自体もプラズマにさらされ、磁石の性能に影響がでるという問題を解決するため、磁気回路部をプラズマ放電から防ぐ機構が設けられている。すなわち、磁気回路が真空槽内で、しかも主ローラー内部という回転機構内部に密封され、回転体の内部に固定した磁気回路部を例えば大気圧に保つようにして、磁気回路部と回転体外部の真空層内のプラズマ発生領域とを雰囲気的に分離するようにした機構を特徴としている。このため、主ローラー上を走行するフィルム上にのみ成膜が可能となり、磁気回路を保護できる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。この実施例は、単なる例示に過ぎず、本発明をなんら限定するものではない。
【００１３】
図１は、主ローラーの内部を大気圧にする場合のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置の主要部の一構成例を模式的に示す側面図であり、図２は、図１と同様に主ローラーの内部を大気圧にする場合のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置全体の一構成例を模式的に示す側面図である。
【００１４】
図１及び２から明らかなように、基材としてのフィルム１６を巻き取りながらこのフィルム上に成膜するマグネトロンプラズマＣＶＤ装置において、排気系を有する真空槽内に該フィルムを移送しながら成膜する成膜部である主ローラー２がアノード電極１４に対向して配置され、また、該主ローラーの内部に磁気回路４が磁気回路取付支持板５を介して磁気回路固定軸９に固定され、さらに絶縁板１０を介して中間プレート８に固定されており、主ローラー上を走行するフィルム上にプラズマを発生させて成膜するに際し、磁気回路がプラズマにさらされないように、主ローラー内部の磁気回路部がプラズマ発生領域から分離された異なった雰囲気とすることができるようになっている。主ローラー２の内部に磁気回路４と共に磁気回路取付支持板５を設置するために、主ローラー側面の側板２２及び２３のうちの側板２２を取り外し可能とした側板としてある。なお、フィルム１６は、図示していないが、送り出しローラー、中間ローラー、エキスパンドローラー等を経て主ローラー２へ移送され、主ローラー２を通った後に、エキスパンドローラー、中間ローラー等を経て巻き取りローラーに巻かれるように走行している。
【００１５】
主ローラー２の内部をプラズマ発生領域から分離した雰囲気である大気圧領域３とするために、大気導入管１２を主ローラー内部に連結し、側板２２と主ローラー本体とを、側板２２と磁気回路固定軸９とを、また、磁気回路固定軸と大気導入管とをそれぞれシール材１７、１８及び２１によりシールしてある。主ローラー２内に設置されている磁気回路４は、主ローラーの側板２２が開放された状態の場合、真空状態にさらされるので、磁気回路部も激しく放電してしまい、磁石の性能が損なわれてしまう。かかるプラズマ放電を防止するために、主ローラー２を側板２２でシール材１７及び１８を介して密閉して、大気導入管１２を絶縁板１０に継手２０を使って継ぎ、大気導入管が絶縁板及び磁気回路固定軸を貫通して磁気回路内部へ至るようにし、かくして主ローラー内部が大気導入口６を経て外大気へとつながるようにして、主ローラー内部が大気圧領域３を形成するようにしてある。
【００１６】
前記したように、主ローラー２の内部に設置される磁気回路４は固定され、主ローラーのみが回転されるようになっている。磁気回路４は磁気回路取付支持板５により磁気回路固定軸９に固定され、また、磁気回路固定軸は絶縁板１０を介して中間プレート８に固定されているので、磁気回路部は回転せず、また磁気回路固定軸と主ローラー間に軸受１９が介在することにより、主ローラー２のみが回転されて、主ローラー上をこのローラーと一緒に走行するフィルム１６上に連続して成膜され得る。
【００１７】
また、主ローラー２は、真空槽との電気的絶縁を保つために、絶縁板１０及び１１のような絶縁物により真空槽と電気的に分離され、高周波電源１３より高周波電位を印加した際に、主ローラーのみに印加されるように構成されている。マグネトロンプラズマＣＶＤ法による成膜では、主ローラー２に印加された高周波電位により、主ローラーとそれに対向して取り付けてあるアノード電極１４との間で、ガス導入管１５より導入される原料ガス、例えば炭化水素系ガスによりプラズマが生成され、主ローラー上を走行するフィルム１６上に成膜される。
【００１８】
アノード電極１４は、主ローラー２の表面の一部に沿ってそれに対向するように配置されており、複数のガス導入孔を備えている。この導入孔からフィルム１６の表面にガス導入管１５により炭化水素系ガスが導入される。かくして、高周波放電が持続され、かつ、磁気回路４により、主ローラー２の外部の磁束が存在するところでマグネトロン放電が起こる。
【００１９】
図３に示された本発明のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置における磁気回路部の一例を示す拡大断面図によれば、複数個の磁気回路４は、主ローラー２の内部であって主ローラーに対向して配置されたアノード電極１４の側に、少なくともアノード電極の大きさに対応する範囲で設けられ、それぞれの磁気回路取付支持板５に均一の磁束を発生するように取付られている。かくして、各磁気回路４から非磁性体の主ローラー２を通して発生している磁束に捕捉された電子により、マグネトロン放電が走行するフィルム１６の表面近傍で起こり、成膜され得る。
【００２０】
また、側板２２の一部にメンテナンス蓋７を設け、その蓋を開ければ、主ローラー２と側板２２を分解せずに磁気回路４のメンテナンスが出来るように構成されている。
【００２１】
図１及び２において、１は真空槽ベースプレート、８は中間プレート、２４は真空槽の移動台車、２５は排気口、２６は支柱、２７は中間ローラー及び２８はプーリーを示す。
【００２２】
なお、上記実施例では、炭化水素系ガスを原料とし、ＤＬＣ膜の形成を想定したものであるが、原料ガスを替えることにより、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯ2 又はアモルファスＳｉ等の薄膜作成にも応用できる。
【００２３】
また、磁気回路部をプラズマ放電から防ぐために、上記実施例では主ローラー２の内部を大気圧にする場合について示したが、主ローラー内部を真空、例えば、１０-2 Ｐａ以下の高真空又は１０3Ｐａ以上の低真空にしても、同様に磁気回路をプラズマ放電から防ぐことができ、その場合、大気導入管１２の代わりに真空用の排気管を設け、主ローラー内部を排気系に連結しておけばよい。また、少なくとも一部が不活性ガスである大気圧にしても、同様に磁気回路をプラズマ放電から防ぐことができ、その場合には、大気導入口６を不活性ガス又は不活性ガスと大気との混合ガスの供給源に連結しておけばよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のマグネトロンプラズマＣＶＤ装置によれば、真空槽内部にある磁気回路部がプラズマ放電領域から分離された異なる雰囲気を持つように構成されており、マグネトロンプラズマＣＶＤ方式により巻取成膜を行う場合に、主ローラー内部にある磁気回路部を側板、シール材を設けることにより密閉して所定の状態に保ってあるので、プラズマ放電を防ぎ、成膜性能を維持することが可能となる。
【００２５】
また、成膜時に磁気回路を固定支持し、その回りの主ローラーのみが回転するように構成されているため、主ローラー上を主ローラーと一緒に走行するフィルム上へ常に一定の膜厚で成膜することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるマグネトロンプラズマＣＶＤ装置の主要部の模式的側面図。
【図２】本発明の一実施例であるマグネトロンプラズマＣＶＤ装置の全体を示す模式的側面図。
【図３】本発明の一実施例であるマグネトロンプラズマＣＶＤ装置における磁気回路部の拡大断面図。
【符号の説明】
１  真空槽ベースプレート          ２  主ローラー
３  主ローラー内大気領域          ４  磁気回路
５  磁気回路取付支持版            ６  大気導入口
７  メンテナンス蓋                ８  中間プレート
９  磁気回路固定軸              １０  絶縁板
１１  絶縁板                      １２  大気導入管
１３  高周波電源                  １４  アノード電極
１５  ガス導入管                  １６  フィルム
１７  シール材                    １８  シール材
１９  軸受                        ２０  継手
２１  シール材                    ２２  側板
２３  側板                        ２４  移動台車
２５  排気口                      ２６  支柱
２７  中間ローラー                ２８  プーリー
【図１】
0003880697.tif 000002
【図２】
0003880697.tif 000003
【図３】
0003880697.tif 000004