(57)【要約】【課題】真空蒸着装置の蒸発源に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する機構を有する真空蒸着装置において、ワイヤー状の蒸着材料を使用して真空蒸着を行っても、スプラッシュの発生が低減した真空蒸着装置を提供することを課題とする。【解決手段】真空蒸着装置１の蒸発源９に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する手段を有する真空蒸着装置において、レーザー光を照射することによってワイヤー状の蒸着材料の表面に存在する汚染物質を除去する本洗浄手段１３が備えられていることを特徴とする真空蒸着装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空蒸着装置の蒸発源に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する手段を有する真空蒸着装置において、
レーザー光を照射することによってワイヤー状の蒸着材料の表面に存在する汚染物質を除去する本洗浄手段が備えられていることを特徴とする真空蒸着装置。
【請求項２】
前記本洗浄手段の前段にプレ洗浄手段を備え、プレ洗浄手段が無塵布を使用した拭き取り処理であることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置。
【請求項３】
前記本洗浄手段が、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の真空蒸着装置。
【請求項４】
前記本洗浄手段が、本洗浄手段において洗浄処理を行う洗浄処理部にあるワイヤー状の蒸着材料の表面全体にレーザー光を照射可能な手段として、ワイヤー状の蒸着材料を挟んで、レーザーヘッドとは対向する側に楕円ミラーを備え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真空蒸着装置。
【請求項５】
前記本洗浄手段が、本洗浄手段において洗浄処理を行う洗浄処理部にあるワイヤー状の蒸着材料の表面全体にレーザー光を照射可能な手段として、ワイヤー状の蒸着材料が送られる方向を軸として、その軸の回りにワイヤー状の蒸着材料を回転させる手段を備え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真空蒸着装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の真空蒸着装置を用いた真空蒸着方法であって、
前記ワイヤー状の蒸着材料の洗浄工程とその蒸着材料を蒸着する蒸着工程とを備えており、
前記洗浄工程は、ワイヤー状の蒸着材料に付着した異物を除去するプレ洗浄工程と、汚染物質を除去する本洗浄工程とを備えていることを特徴とする真空蒸着方法。
【請求項７】
前記プレ洗浄工程は、無塵布を使用した拭き取り処理工程であることを特徴とする請求項６に記載の真空蒸着方法。
【請求項８】
前記本洗浄工程は、レーザー光を照射する工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空蒸着方法。
【請求項９】
レーザー光を照射する工程がＮｄ−ＹＡＧレーザーを使用することを特徴とする請求項８に記載の真空蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールトゥロール方式の真空蒸着装置に関する。特に、そのような真空蒸着装置で使用されるワイヤー状の蒸着材料の洗浄手段を備えた真空蒸着装置およびその真空蒸着装置を用いた真空蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
長尺状のフィルムに薄膜を形成する装置として、ロールトゥロール方式の真空蒸着装置が使用されている。このような真空蒸着装置においては、多量の蒸着材料が使用されるため、複数の蒸発源を備えるか、蒸発源に連続的に蒸着材料を供給する手段を備えることによって、少なくとも１ロール分の蒸着ができるようにして、材料供給のために装置を停止させる時間を減少させ、真空蒸着装置の稼働率を上げる工夫がなされている。
【０００３】
図２に示す様に、従来のロールトゥロール方式の真空蒸着装置１は、フィルム基材７の巻き出しロール４と巻き取りロール５が収容される巻き出し／巻き取りロールチャンバー２およびフィルム基材７に真空蒸着を行う蒸着チャンバー３の２室を備えていることが通常である。蒸着は巻き出しロール４と巻き取りロール５の中間に備えられたコーティングロール６の一部が蒸着チャンバー３側に露出している部位にて行われる。蒸着チャンバー３には、蒸着材料８を加熱することによって蒸発させる蒸発源９と、その蒸発源９に連続的に蒸着材料を供給する手段１０が備えられている。このような２室タイプのほか、巻き出しロール４と巻き取りロール５のチャンバーを独立させた３室タイプもある。
【０００４】
蒸着チャンバー３は通常１０−３Ｐａ（Ｐａｓｃａｌ）から１０−５Ｐａ（Ｐａｓｃａｌ）程度の高真空と呼ばれる真空度で使用される。これはフィルム基材７に形成された蒸着材料８の薄膜の酸化をできるだけ防ぐためである。
【０００５】
一方、フィルム基材７の巻き出しロール４や巻き取りロール５が収容される巻き出し／巻き取りロールチャンバー２は、ロータリーポンプを使用して排気する粗引きと呼ばれる操作で到達できる、１Ｐａより悪い真空度（高い圧力）で使用されるのが通常である。
【０００６】
フィルム基材７などをこのような差圧があるチャンバー間を通すためには、気体分子の移動を妨げるための隙間を形成することによって、フィルム基材７はその隙間を通ることができるが、空気や水蒸気などの気体分子は通り難い隙間を形成することによって、真空度の差を保持できるようにしている。
【０００７】
また、空気中に保管してあったフィルム基材７を巻いたロールを、巻き出し／巻き取りロールチャンバー２に収容してからロータリーポンプで巻き出し／巻き取りロールチャンバー２を粗引きする場合、フィルム基材７自身やフィルム基材７とフィルム基材７の間に含まれていた空気や水分が、粗引きの進行と共に徐々に出てくるため、排気に時間がかかるのが通常である。そのような場合には、巻き出しロール４を加熱して、ロールに残留している空気や水分を出てきやすくしたり、粗引き段階の真空度における排気速度を上げることで排気時間の短縮を図るため、例えばメカニカルブースターポンプを併用したり、油脂を使用したポンプによる油脂汚染を嫌う場合は、ロータリーポンプや油拡散ポンプを使用せずに、ソープションポンプで大気圧から粗引きレベルの真空度まで排気し、その後ターボ分子ポンプなどのオイルフリーのポンプに切り替えて排気する、などの工夫がなされている。
【０００８】
以上に説明したような従来の真空蒸着装置を用いて、フィルム基材７上に薄膜を形成す
る場合、例えば、金属酸化物の薄膜を真空蒸着するための蒸着材料８としては、金属酸化物を使用する場合と、金属を使用して酸化雰囲気中で真空蒸着する場合がある。更には、金属酸化物と金属を混合した材料を使用する場合もある。
【０００９】
また、蒸着材料８を蒸発源９にて蒸発させる方法としては、抵抗加熱方式、電子ビーム加熱方式、誘導加熱方式などがある。
【００１０】
抵抗加熱方式による蒸発源は、高融点金属のチタンやタンタルやタングステンなどで蒸着ボートと呼ばれる加熱可能な容器に蒸着材料を入れておき、蒸着ボートに大電流を流して加熱、蒸発させるものである。ＢＮ（Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ、ホウ化窒素）製の蒸着ボートも使用されている。
【００１１】
電子ビーム加熱方式による蒸発源は、熱フィラメントから放出される熱電子による電子ビームを磁場で１８０°〜２７０°に曲げて蒸発源の蒸着材料に照射し加熱させることにより蒸発させるものである。これは蒸発した蒸着材料によって電子ビーム源が汚染されることを防ぐためである。また、特徴としては抵抗加熱方式では蒸発させることができない高い融点を持つ材料にも適用できることである。また溶融しない材料を使用する場合は、蒸発源から蒸発する蒸着材料の空間的な分布が時間の経過と共に変化するため、それを均一化し変化させないようにする工夫が必要となる。
【００１２】
誘導加熱方式による蒸発源は、高周波誘導加熱を使用した蒸発源を使用する方式であり、高周波誘導加熱が可能な、比較的融点が低い金属材料などに適用される。
【００１３】
また、蒸着材料の形態としては、粉末状、粒状、ワイヤー状など様々な形態が存在する。
粉末材料は、真空蒸着を行う際の加熱によって飛び散ることがある。これは、粉末材料の表面積が非常に大きいため、水分や汚染物質の表面吸着などが多くなり、加熱によってそれらが一気に放出される時に、飛び散ると考えられる。これを抑制するために、蒸着材料の前処理としてプレス加工などにより押し固めてから使用したり、予備加熱により蒸着材料からの脱ガス処理を行うのが通常である。
【００１４】
粒状の蒸着材料は、粉末状の場合のように飛び散り易くなく、使用し易い形態である。粒状の金属材料の多くは加熱により溶融するため使用し易いが、酸化物の多くは溶融しないか、溶解しても部分的な溶解に留まることがある。加熱しても溶融しない粒状や塊りの場合は、予め別工程で使い易い形態にする前処理を行うことがある。
【００１５】
例えば、ＳｉＯ２は電子ビーム加熱でなければ蒸着できない材料であるが、蒸発源の中で溶融し難い材料であるため、電子ビームが当たっている部分だけが蒸発し、穴があいてしまう。そのため、蒸発源から出て行く蒸着材料の蒸着フラックスの分布が変化し易く、不均一な分布になり易い。その問題を解決する方法として、予め別工程で、加熱溶融するＳｉ２Ｏ３などの低酸化物とＳｉＯ２を混合し溶融して固めた状態でルツボの中に用意し、蒸発源にセットするような工夫がなされている。このようにすることで、蒸発源を電子ビーム加熱するとルツボ中の蒸着材料は溶融し液体となるため、蒸着フラックスの分布が変化せず安定した状態で蒸着を実施することが可能となる。また蒸着材料が加熱溶融する時に、含有していた空気や不純物から発生するガスを除去する脱ガス効果も持っている。
【００１６】
また、ワイヤー状の蒸着材料は、蒸発源に蒸着材料を連続的に供給するための形態である。ワイヤー状に加工できる材料は金属材料に限られるが、このワイヤー状の形態によって蒸発源への連続供給が可能となり、安定して大量の蒸着材料を蒸着可能となる。粒状の蒸着材料でも同様に蒸発源への連続供給は可能であるが、粒状の蒸着材料を蒸発源に送り
込む操作を不具合なく実行するためには、ワイヤー状の材料を使用する場合より、高度な機構が要求される。
【００１７】
このようにワイヤー状の蒸着材料を、例えば抵抗加熱方式の蒸着ボートに連続的に送り込む事によって、当初蒸着ボートに入っていた蒸着材料が蒸発してしまっても、続けて蒸着材料が供給されるため、連続的な蒸着が可能となる。
【００１８】
しかしながら、この方式は比較的スプラッシュの発生が多いという短所を持っている。スプラッシュ発生の原因は複数想定されているが、その１つとしてワイヤー状の蒸着材料に付着した異物や油分などの各種の汚染物質が挙げられる。それらによって、ワイヤーが蒸着ボートで加熱され溶融した時に、汚染物質などが爆発的に気化し、スプラッシュが起こると考えられる。
【００１９】
そこで、ワイヤー状の蒸着材料を連続的に蒸着ボートに供給する機構を備えた真空蒸着装置についての先行技術文献を調べたが、ワイヤー状の蒸着材料の表面の異物や汚染物質を除去し、スプラッシュを低減する真空蒸着装置に関する技術を見出す事はできなかった。
【００２０】
類似した技術として特許文献１には、半導体装置を製造するワイヤーボンディング工程で使用されている金線ワイヤーなどの金属ワイヤーを洗浄する技術が開示されている。この技術は、半導体チップにワイヤーボンディングする前に、ワイヤーの表面に付着している油分などの汚染物質を洗浄・除去することにより、半導体チップに金属ワイヤーをワイヤーボンディングした接合部の接合不良を低減する技術である。
【００２１】
金線ワイヤーの表面には、ワイヤーを引き出す際の摩擦によって、金線ワイヤーが断線することを防止するために潤滑剤が塗布してある。この潤滑剤やその他の汚染物質がワイヤーボンディングした接合部に介在することで不良原因になっていた。特許文献１で開示されている技術は、紫外線照射によるオゾンの生成やプラズマを用いた洗浄手段により、金線ワイヤーの表面に付着していた潤滑剤などの汚染物質を除去することにより、ワイヤーボンディングの接合不良を低減する技術であり、真空蒸着装置で使用して、ワイヤー状の蒸着材料の表面に付着した汚染物質や異物を除去することにより、スプラッシュを低減する技術ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特表２００８−５３５２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上記の事情に鑑み、本発明は、真空蒸着装置の蒸発源に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する手段を有する真空蒸着装置において、異物や汚染物質が付着したワイヤー状の蒸着材料を使用した場合であっても、異物や汚染物質を除去してから蒸着することによって、スプラッシュの発生が抑制された真空蒸着装置および真空蒸着方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、真空蒸着装置の蒸発源に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する手段を有する真空蒸着装置において、
レーザー光を照射することによってワイヤー状の蒸着材料の表面に存在する汚染物質を除去する本洗浄手段が備えられていることを特徴とする真空蒸着装置である。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明は、前記本洗浄手段の前段にプレ洗浄手段を備え、プレ洗浄手段が無塵布を使用した拭き取り処理であることを特徴とする請求項１に記載の真空蒸着装置である。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、前記本洗浄手段が、Ｎｄ−ＹＡＧレーザーを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の真空蒸着装置である。
【００２７】
また、請求項４に記載の発明は、前記本洗浄手段が、本洗浄手段において洗浄処理を行う洗浄処理部にあるワイヤー状の蒸着材料の表面全体にレーザー光を照射可能な手段として、ワイヤー状の蒸着材料を挟んで、レーザーヘッドとは対向する側に楕円ミラーを備え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真空蒸着装置である。
【００２８】
また、請求項５に記載の発明は、前記本洗浄手段が、本洗浄手段において洗浄処理を行う洗浄処理部にあるワイヤー状の蒸着材料の表面全体にレーザー光を照射可能な手段として、ワイヤー状の蒸着材料が送られる方向を軸として、その軸の回りにワイヤー状の蒸着材料を回転させる手段を備え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真空蒸着装置である。
【００２９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の真空蒸着装置を用いた真空蒸着方法であって、
前記ワイヤー状の蒸着材料の洗浄工程とその蒸着材料を蒸着する蒸着工程とを備えており、
前記洗浄工程は、ワイヤー状の蒸着材料に付着した異物を除去するプレ洗浄工程と、汚染物質を除去する本洗浄工程とを備えていることを特徴とする真空蒸着方法である。
【００３０】
また、請求項７に記載の発明は、前記プレ洗浄工程は、無塵布を使用した拭き取り処理工程であることを特徴とする請求項６に記載の真空蒸着方法である。
【００３１】
また、請求項８に記載の発明は、前記本洗浄工程は、レーザー光を照射する工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の真空蒸着方法である。
【００３２】
また、請求項９に記載の発明は、レーザー光を照射する工程がＮｄ−ＹＡＧレーザーを使用することを特徴とする請求項８に記載の真空蒸着方法である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の真空蒸着装置は、蒸発源に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する手段を有する真空蒸着装置であって、ワイヤー状の蒸着材料を蒸発源に供給する前に、その表面に付着した異物や汚染物を除去する手段を備えているので、ワイヤー状の蒸着材料が清浄化されているため、スプラッシュの発生が抑制される。また、洗浄手段にレーザー光を用いているため、真空度を低下させずに洗浄処理することが可能である。また、プレ洗浄による機械的な処理による洗浄を行うため、大きな異物の除去も可能である。また、本発明の真空蒸着装置を用いることによって、ワイヤー状の真空蒸着材料を使用してもスプラッシュが抑制された真空蒸着方法を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の真空蒸着装置における洗浄手段と蒸着材料を供給する手段と蒸発源の構成の例を説明する概略説明図。
【図２】ロールトゥロール方式の真空蒸着装置の構成の例を説明する概略説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の真空蒸着装置を、図１を用いて説明する。
本発明の真空蒸着装置は、真空蒸着装置の蒸発源９に連続的にワイヤー状の蒸着材料を供給する手段１０を有する真空蒸着装置において、ワイヤー状の蒸着材料８を蒸発源９に供給する前に、その表面に付着した異物を機械的な処理で除去するプレ洗浄手段１２と、レーザー光を照射することによってワイヤー状の蒸着材料８の表面に存在する汚染物質を除去することができる本洗浄手段１３が、プレ洗浄手段１２の後に備えられている。
【００３６】
洗浄手段１１は、ワイヤー状の蒸着材料を供給する手段１０から送り出されて来たワイヤー状の蒸着材料８を、まずプレ洗浄手段１２で洗浄する。ここでは、ワイヤー状の蒸着材料８の表面に付着している塵埃などの異物を、拭き取るなどの機械的処理によって除去する。具体的には、例えば無塵布を用いた拭き取り処理を行うことが該当する。
【００３７】
プレ洗浄手段１２の後には、本洗浄手段１３を備えている。本洗浄手段１３は、レーザーヘッド１６からレーザー光１７を発してワイヤー状の蒸着材料８に照射する洗浄手段である。レーザー光１７が照射されることにより、ワイヤー状の蒸着材料８の表面に付着した潤滑剤や油脂などの汚染物質が除去される、所謂レーザークリーニング手段である。本洗浄手段１３の洗浄処理部１４は、洗浄処理部１４にあるワイヤー状の蒸着材料８の表面全体を処理するために、ワイヤー状の蒸着材料８を挟んで、レーザーヘッド１６とは対向する側に楕円ミラー１８を備えている。レーザーヘッド１６から発射されたレーザー光１７は、レーザーヘッド１６側のワイヤー状の蒸着材料８の表面に照射されるのと同時に、楕円ミラー１８によって反射されたレーザー光１７がその裏側の表面にも照射されることで、洗浄処理部１４の中において、ワイヤー状の蒸着材料８の表面全面を処理することが可能である。
【００３８】
ワイヤー状の蒸着材料８の表面全体を処理するための手段としては、上記の楕円ミラー１８に限定する必要はない。例えば、本洗浄手段１３の洗浄処理部１４にあるワイヤー状の蒸着材料８を、ワイヤー状の蒸着材料８が送られる方向を回転軸としてその軸の回りに回転させることでワイヤー状の蒸着材料８の表面全体を処理する手段であっても良い。
【００３９】
使用するレーザー光１７としては、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザー（ネオジム・ヤグレーザー）を好適に使用することができる。Ｎｄ−ＹＡＧレーザーの波長は、１０６４ｎｍであり、光ファイバーによる吸収が小さい。そのため、レーザー発信装置から光ファイバー１５を用いて真空蒸着装置内の中に導入し、レーザーヘッド１６からレーザー光１７を照射することが容易に実施できる。
【００４０】
本洗浄手段１３として、酸素雰囲気中での紫外線照射することによってオゾンを発生させる洗浄手段やプラズマを用いた洗浄手段を使用した場合、蒸着チャンバーを高真空状態に保持することができなくなる。オゾンを十分高い密度で発生させたり、プラズマを発生させるためには、１０−１Ｐａより高い圧力が必要である。洗浄処理部１１を設置する蒸着チャンバーを１０−３Ｐａ以下の高真空状態に保持するために、本洗浄手段１３としてレーザー光を使用した洗浄手段を採用することが必要であった。
【００４１】
また、本洗浄手段１３によりワイヤー状の蒸着材料８にレーザー光１７が照射されると、その表面に存在していた汚染物質である油脂分などが気化し、除去されるが、気化した汚染物質のガスが真空度を悪化させる場合があるため、そのようなガスに対しても高い排気能力を持つ真空ポンプを使用するのが望ましい。油脂分の分子は主に炭素、水素、酸素から構成されているため、炭化水素、酸素、水素などが生成される可能性がある。特に水素が発生する場合は、蒸着チャンバーを高真空状態に保持するための排気ポンプとしては、水素に対する排気速度が小さいクライオポンプなどは適しておらず、そのような事が無いターボ分子ポンプなどを好適に使用することができる。
【００４２】
以上に説明したように、本発明の真空蒸着装置は、ロールトゥロール方式の真空蒸着装置において、蒸発源９に連続的にワイヤー状の蒸着材料８を供給するのに際して、機械的な拭き取りなどの処理によって異物を除去するプレ洗浄手段１２と、プレ洗浄手段１２の後にレーザー光照射による本洗浄手段１３を備えることによって、ワイヤー状の蒸着材料８の表面に存在する油脂分などの汚染物質を除去することができるため、ワイヤー状の蒸着材料８が蒸発源９に供給され加熱されても、異物や汚染物質が急速に気化することはなく、スプラッシュが抑制される。
【００４３】
本発明の真空蒸着装置を使用した真空蒸着方法は、ワイヤー状の蒸着材料の洗浄工程とその蒸着材料を蒸着する蒸着工程とを備えている。
洗浄工程は、ワイヤー状の蒸着材料に付着した異物を除去するプレ洗浄工程と、汚染物質を除去する本洗浄工程とを備えている。
【００４４】
プレ洗浄工程は、例えば、無塵布を使用した拭き取り処理により良好にワイヤー状の蒸着材料の表面に付着した異物を除去することが可能である。
本洗浄工程は、レーザー光を照射する事によってワイヤー状の蒸着材料の表面に存在する各種の汚染物質を除去する工程である。この工程に使用するレーザーとしては各種のレーザーが使用可能であるが、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザーを好適に使用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・真空蒸着装置
２・・・巻き出し／巻き取りロールチャンバー
３・・・蒸着チャンバー
４・・・巻き出しロール
５・・・巻き取りロール
６・・・コーティングロール
７・・・フィルム基材
８・・・ワイヤー状の蒸着材料
９・・・蒸発源
１０・・・ワイヤー状の蒸着材料を供給する手段
１１・・・洗浄手段
１２・・・プレ洗浄手段
１３・・・本洗浄手段
１４・・・洗浄処理部
１５・・・光ファイバー
１６・・・レーザーヘッド
１７・・・レーザー光
１８・・・楕円ミラー
【図１】
2017039978.tif 000003
【図２】
2017039978.tif 000004