(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空中で樹脂材料を蒸発させて支持体に付着させる薄膜の製造方法において、前記樹脂材料を予め減圧雰囲気下で、攪拌しながら且つ前記樹脂材料の中にガスを導入しながら脱泡を行った上で真空中に導入することを特徴とする薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記脱泡が、前記樹脂材料を加熱しながら行われる請求項１に記載の薄膜の製造方法。
【請求項３】
前記脱泡が、真空度の調整を行いながら行われる請求項１に記載の薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記ガスが、酸素である請求項１に記載の薄膜の製造方法。
【請求項５】
真空槽と、前記真空槽中に樹脂材料を供給するための供給装置と、前記樹脂材料を蒸発させるための蒸発装置と、蒸発した前記樹脂材料を付着させて樹脂薄膜を形成するための支持体とを有する薄膜の製造装置において、前記樹脂材料を予め減圧雰囲気下で、攪拌しながら且つ前記樹脂材料の中にガスを導入しながら脱泡する手段を備えたことを特徴とする薄膜の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜の製造方法及びその製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代社会において薄膜の果たす役割は非常に広範囲であり、包装紙、磁気テープ、コンデンサ、半導体など日常生活の様々な部分において薄膜が利用されている。これらの薄膜無しには、近年における様々な商品の高性能化や小型化と言った技術の基本トレンドを語ることはできない。同時に、工業的需要を満足する形で薄膜を形成する方法についても様々な開発がなされており、例えば包装紙、磁気テープ、コンデンサなどの用途においては、高速大量生産に有利な連続巻き取り真空蒸着が行われている。その際、蒸発材料と基板材料を、形成する薄膜の目的に合わせて選ぶと同時に、必要に応じて真空槽内に反応ガスを導入することや、基板に電位を与えた状態で薄膜を形成することによって、所望の特性を持った薄膜を形成することが出来る。例えば、磁気記録媒体の製造においては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等の磁性元素を含む蒸発材料を用い、真空槽中に酸素ガスを導入しながら反応蒸着を行うことによって、長尺の磁気記録媒体を得ることが出来る。また、半導体においては主にスパッタ法によって薄膜が形成されている。スパッタ法はセラミック系の材料を用いた薄膜形成にも特に有効であり、セラミック薄膜は膜厚数μｍ以上では塗布焼成法で形成され、１μｍ以下ではスパッタ法で形成される場合が多い。
【０００３】
一方、樹脂材料を用いた薄膜の形成は塗装による方法が用いられ、リバースコートやダイコートが工業的に用いられており、溶剤で希釈した材料を塗工後乾燥硬化させることが一般的である。また、これらの工法で形成される樹脂薄膜の膜厚の下限は使用する材料によるが、１μｍ前後であることが多く、それ以下の膜厚は得られにくい場合が多い。更に、溶剤希釈を行うと乾燥後の塗膜に欠陥が生じやすい他、環境保護の観点からも好ましくない。そこで、溶剤希釈を行わなくとも樹脂薄膜が形成できる方法、及び極薄の樹脂薄膜が安定に得られる方法が望まれている。これを解決する方法として、真空中で樹脂薄膜を形成する方法が提案されている。これは真空中で樹脂材料を気化又は霧化した後に支持体に付着させる方法であり、この方法によれば空隙欠陥のない樹脂薄膜を形成することが出来るとともに、溶剤希釈の必要もない。
【０００４】
セラミック薄膜や樹脂薄膜の上に更に異種の薄膜を積層することによって従来得られなかったような複合薄膜が得られるようになり、その工業的利用分野は非常に多岐にわたる。その中でもチップ形状の電子部品は非常に有望であり、コンデンサ、コイル、抵抗、容量性電池あるいはこれらの複合部品等が、薄膜積層によって極めて小型かつ高性能に形成できつつあり、既に商品化・市場拡大が始まっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂薄膜を用いて電子部品等を形成する際に重要となるのが樹脂薄膜の表面性や欠陥の有無である。表面あれや欠陥が存在すると薄膜化の効果が半減してしまい、時には性能不良につながる。
【０００６】
一方、工業的には薄膜の生産性もまた重要であることは言うまでもない。従って、生産性と膜質の両立が重要であるが、これまでの方法では必ずしも十分ではないという問題があった。すなわち、本発明の発明者らによる特願平１０−５０９７０号によれば欠陥のない樹脂薄膜が得られるが、樹脂供給配管の途中で樹脂中に気泡が発生し、これが真空槽内に入ると同時に膨張するため、樹脂蒸着ユニット内の内圧が大幅に変動し、安定した膜厚が得られにくく、高速に均一な膜厚で成膜可能な方法が望まれていた。
【０００７】
そこで、本発明は前記従来の問題を解決するためになされたものであり、表面特性に優れ、かつ生産性にも優れた薄膜の製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の薄膜の製造方法は、真空中で樹脂材料を蒸発させて支持体に付着させる薄膜の製造方法において、前記樹脂材料を予め減圧雰囲気下で、攪拌しながら且つ前記樹脂材料の中にガスを導入しながら脱泡を行った上で真空中に導入することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の薄膜の製造方法は、前記脱泡が前記樹脂材料を加熱しながら減圧雰囲気下で行われることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の薄膜の製造方法は、前記脱泡が真空度の調整を行いながら行われることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の薄膜の製造方法は、前記ガスが酸素であることが好ましい。
【００１４】
更に、本発明の薄膜の製造装置は、真空槽と、前記真空槽中に樹脂材料を供給するための供給装置と、前記樹脂材料を蒸発させるための蒸発装置と、蒸発した前記樹脂材料を付着させて樹脂薄膜を形成するための支持体とを有する薄膜の製造装置において、前記樹脂材料を予め減圧雰囲気下で、攪拌しながら且つ前記樹脂材料の中にガスを導入しながら脱泡する手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、真空中で樹脂材料を蒸発させて支持体に付着させる薄膜の製造方法において、前記樹脂材料を予め減圧雰囲気下で脱泡を行った上で真空中に導入することを特徴とする薄膜の製造方法であり、このことにより高速でかつ均一な膜厚が得られる成膜方法が実現できる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の薄膜の製造方法及びその製造装置の一例を示す図である。
【００１８】
図１で成膜に用いる樹脂１０は脱泡用真空槽２内に設置された樹脂カップ１９に貯めらる。脱泡用真空槽２内は脱泡用排気系６によって減圧されており、樹脂１０を合成する際に使用した有機溶媒や合成過程で吸着したガス、水蒸気が、減圧雰囲気下で脱気される。樹脂１０は供給管３を経てバルブ８で供給量を調整しつつ成膜用真空槽５に導入される。支持体である長尺基板１は、巻き出しロール１５から巻き出され、ガイドロール１７を経て、円筒状のキャン７に沿って走行し、ガイドロール１７を経て巻き取りロール１６に巻き取られる。長尺基板１上に樹脂薄膜を形成するための樹脂蒸気は供給管３から供給された樹脂材料を気化することによって得られる。液状で供給された樹脂材料は加熱板１１（温度：１１０℃、水平線に対する傾斜角２０#）に沿って流動しつつ加熱板に沿って薄い液膜状に広がり蒸発する。蒸発できない樹脂材料は加熱板１１の終端から冷却された樹脂受け４内に滴下し蒸発を終える。
【００１９】
上記方法では、成膜用真空槽５に樹脂材料を導入する前に脱泡を行っているため、供給管３中や加熱板１１に液滴する時に樹脂材料内から残留溶剤などが気化し、樹脂材料が不連続に加熱板１１上に滴下するようなことがない。このため、加熱板１１上に安定した樹脂材料の滴下が可能となり、樹脂材料の安定した蒸発ができ、長尺基板１上へ均一な膜厚で樹脂薄膜を成膜することができる。
【００２０】
脱泡用真空槽２内の真空度を１〜３０００Ｐａの範囲にして脱泡を行えば、ガスや吸着水分を十分取り除くことが出来る。
【００２１】
また、加熱板１１に接触したばかりの樹脂材料は急激な温度上昇によって粗大粒子となって一部が飛散する場合があるため、防壁１２でキャン７への直接付着を防止する。また、壁面の汚れを防止するため周囲壁１３も加熱した。樹脂薄膜の硬化を行う硬化装置１４としては紫外線照射装置を用いた。
【００２２】
尚、図１において、９は成膜用排気系、１８は各ロールの移動方向を示す。
【００２３】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について図２を用いて説明する。
【００２４】
図２は脱泡装置部分のみを記載したものである。樹脂カップ１９の外壁の周囲に加熱ヒーター２０が取り付けられており、樹脂１０は樹脂カップ１９を通じて加熱ヒーター２０から加熱される。樹脂１０の液温度を測温体２１によって計測し、樹脂１０の温度が所定の温度になるよう加熱ヒーター２０に投入する電力を調整する。
【００２５】
樹脂材料の加熱温度は使用する材料によって異なるが、通常３０〜１００℃とするのが好ましい。加熱温度が高いほど、残留揮発成分を除去できる。しかし、この範囲より高くなると、樹脂材料が熱硬化性のものであれば熱硬化し、樹脂カップ１９内で硬化してしまい、成膜装置への導入が出来なくなる。
【００２６】
通常、樹脂材料中には残留溶媒やガス、水蒸気など様々な揮発成分が含まれており、これらは一定の減圧雰囲気下においてそれぞれ蒸気圧が異なる。このため、加熱温度を段階的あるいは連続的に低温から高温側へ変化させることで、このような様々な揮発成分を効率良く脱泡させることが出来る。
【００２７】
加熱ヒーター２０は電熱式やパイプ内に温媒を流す方法等があり、その他の加熱方法でも本発明に適用可能である。また、加熱方法は、樹脂カップ１９の外側から加熱する方法のみならず、図３に示すように、樹脂１０内に加熱ヒーター２０を入れて直接加熱しても良い。
【００２８】
尚、図２及び図３において、実施の形態１と同じ構成要素に関しては同一の番号を付け説明を省略する。
【００２９】
（実施の形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について図４を用いて説明する。
【００３０】
図４において、モーター２３によって攪拌子２２を回転させ、樹脂１０を攪拌しながら脱泡を行う。攪拌速度は使用する樹脂材料の粘度や加熱温度に応じて決定するが、毎分２０〜２００回転程度で行うことが好ましい。このように、樹脂１０を攪拌することによって、清置している場合に比べ、樹脂１０を均一に脱泡することができ、特に樹脂材料が大量になった場合、攪拌することが望ましい。攪拌方法は、図４に示した方法以外に磁石を用いたマグネットスターラー方式などもあり、そのほかの方法でも本発明に適用可能である。
【００３１】
尚、図４では加熱ヒーター２０によって加熱も可能な形態で記載しているが、攪拌だけで脱泡の効果が得られる場合、装置簡略化のためこれを省略しても良い。
【００３２】
（実施の形態４）
次に、本発明の第４の実施形態について図５を用いて説明する。
【００３３】
図５において、ガス導入管２４を通じてバルブ２５でガス流量を調整しながら脱泡用真空槽２内の真空度を調整する。樹脂１０中の残留溶媒やガスなどの揮発成分量が多い場合、脱泡用真空槽２内を高真空にすると、樹脂１０内から大量に揮発成分が蒸発し、樹脂１０が樹脂カップ１９からあふれてしまう。本実施形態であれば、バルブ２５で脱泡用真空槽２内の真空度を調整し、揮発成分の蒸発を一定に保つため、樹脂１０があふれず、樹脂を有効に使用することができる。
【００３４】
真空度調整のために導入するガスは、大気、窒素、酸素や不活性ガスのＡｒ等が適しているが、用いる樹脂の特性に応じて変えることによって、本発明に適用可能である。また、真空度の調整は脱泡用真空槽２と脱泡用排気系６の間に排気速度調整用のバルブを挿入し、揮発成分の蒸発による泡の発生状態に応じて、排気速度を調整することで、本発明を適用することが出来る。
【００３５】
（実施の形態５）
次に、本発明の第５の実施形態について図６を用いて説明する。
【００３６】
図６は、樹脂１０内にガスを導入するためのガス導入管２６を入れ、樹脂液中にガスの泡を発生させ、出てくる泡と共に樹脂１０内に含まれる揮発成分を蒸発させるものである。ガスによって発生させた泡の中に揮発成分を蒸発させることになるため、これまで記載した実施の形態に比べ、短時間に脱泡を終えることが可能となる。更に、これまでの実施の形態で述べてきたような樹脂の加熱や攪拌を同時に行うと、更に短時間化が図れる。
【００３７】
また、導入するガス流量によって、脱泡用真空槽２内の真空度を調整すれば、実施の形態４と同様な効果が得られる。導入するガスは、乾燥空気、酸素、窒素、アルゴンなどが好ましい。特に、ラジカル反応によって重合する樹脂を用いる場合、酸素ガスを導入すれば、脱泡中の樹脂の硬化が抑制できるため好ましい。
【００３８】
（実施の形態６）
次に、本発明の第６の実施形態について図７を用いて説明する。
【００３９】
図７において、樹脂予備タンク３０に樹脂を貯め、調整バルブ２７で樹脂の液適量を調整しながら供給配管２８を通して傾斜板２９上に液滴する。液適された樹脂は、傾斜板２９上で液膜状に広がるため、これまでの実施形態に比べ表面積が大きくなり、樹脂内部に含まれる揮発成分をより短時間で蒸発させることが出来る。揮発成分の蒸発を終えた樹脂は樹脂カップ１９内に貯められ、供給管３から成膜用真空槽（図示せず)へ導かれる。傾斜板２９は、樹脂の真空中沸点と熱硬化温度より低い温度に加熱すると、より揮発成分を効果的に蒸発させることが出来る。樹脂中の残留溶剤や吸着水分を取り除くためには、通常３０〜１００℃に加熱するのが好ましい。
【００４０】
図７において、成膜用真空槽（図示せず）への供給量をより安定させるため、樹脂カップ１９を加熱ヒーター２０と測温体２１で一定温度に加熱しているが、粘度が低い樹脂を用いる場合などでは、必ずしも必要でない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明の薄膜の製造方法及びその製造装置によれば、高速かつ均一な膜厚が得られる成膜方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の薄膜の製造方法及びその製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】  本発明の薄膜の製造装置の脱泡装置部分の一例を示す概略図である。
【図３】  本発明の薄膜の製造装置の脱泡装置部分の更に別の一例を示す概略図である。
【図４】  本発明の薄膜の製造装置の脱泡装置部分の更に別の一例を示す概略図である。
【図５】  本発明の薄膜の製造装置の脱泡装置部分の更に別の一例を示す概略図である。
【図６】  本発明の薄膜の製造装置の脱泡装置部分の更に別の一例を示す概略図である。
【図７】  本発明の薄膜の製造装置の脱泡装置部分の更に別の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１  長尺基板
２  脱泡用真空槽
３  供給管
４  樹脂受け
５  成膜用真空槽
６  脱泡用排気系
７  キャン
８  バルブ
９  成膜用排気系
１０  樹脂
１１  加熱板
１２  防壁
１３  周囲壁
１４  硬化装置
１５  巻き出しロール
１６  巻き取りロール
１７  ガイドロール
１８  移動方向
１９  樹脂カップ
【図１】
0004100894.tif 000002
【図２】
0004100894.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004100894.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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