(57)【要約】【課題】ロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ法において、電極ドラムの露出箇所に無効蒸着物が堆積することを好適に防止するとともに、耐熱性に優れ、かつ低コスト、さらには、耐久性や電気的な特性の優れた遮蔽基材を用いたプラズマＣＶＤ装置を提供することを課題とする。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の発明は、ロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置において、前記ドラム電極と前記被蒸着基材とが当接する箇所を除く、前記ドラム電極の露出箇所に、該露出箇所への成膜を防止するための遮蔽基材を形成したことを特徴とする、プラズマＣＶＤ装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧の反応室内に所定のガスを導入するとともに、電極間に交流電圧を印加することで、前記反応性ガスをプラズマ状態とし、被蒸着基材へと蒸着膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、少なくとも１の前記電極は、回転するドラム状のドラム電極であって、該ドラム電極に巻き付けられるとともに回動搬送される前記被蒸着基材へと成膜するロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置において、
前記ドラム電極と前記被蒸着基材とが当接する箇所を除く、前記ドラム電極の露出箇所に、該露出箇所への成膜を防止するための遮蔽基材を形成したことを特徴とする、プラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記遮蔽基材は、その耐熱温度が１００℃以上、かつ体積固有抵抗が１０×１０13
［Ω・ｍ］以上、かつ絶縁破壊電圧が１０ｋＶ以上であることを特徴とする、請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記遮蔽基材として、マイカを用いることを特徴とする、請求項１乃至２記載のプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応室内に所定のガスを導入するとともに、少なくとも２の電極間に交流電圧を印加することで、前記反応性ガスをプラズマ状態とし、前記電極上にガス中に含まれる物質を成膜するプラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被蒸着基材上に薄膜を形成するための代表的な成膜法としては、エレクトロンビーム法、誘導加熱法や抵抗加熱法などの加熱法や、スパッタ法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法など、種々の成膜法が用いられ、蒸着したい物質の融点や蒸気圧などの各種性質に好適な方法を適宜用い薄膜を形成することが可能である。
【０００３】
しかしながら、上記何れの蒸着方法においても蒸着物が飛散するため、反応室内に無効蒸発物が堆積してしまうという問題がある。特に、蒸着装置の可動部分に蒸発物が堆積、固着してしまうと、装置の動作障害を生じる恐れがあり、このため、装置に付着する無効蒸発物を除去する必要があった。このような問題を解消すべく、無効蒸発物の飛散を防ぐ遮蔽板などを、反応容器内に適宜配置することが一般に行なわれている。（例えば、特許文献１、特許文献２）
【０００４】
特に、前記プラズマＣＶＤ法は、２つの電極間に電圧を印加して生じる電場中に、反応性ガスを導入することで、披蒸着基板上に生成物が堆積する成膜法であり、低温での成膜が可能であるため、耐熱性に劣る被蒸着基材への蒸着法として好適に用いられている。
【０００５】
そして、プラズマＣＶＤ法を用いて被蒸着基材へと薄膜を成膜する方法の一例としては、一般に、ロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置１０が挙げられ、図３（ａ）に示すように、ドラム形状の電極１（ドラム電極１）に、連続して繰り出したフィルム５を巻き付けるとともに、回転させながら蒸着することにより、連続してフィルム５上に蒸着膜を成膜することが可能である（例えば、特許文献３）。
【０００６】
しかしながら、このようなロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置１０では、通常ドラム電極１に巻きつけるフィルム５の幅が、ドラム電極１の幅より小さいため、ドラム電極１の両端部分１１が露出した状態であり、この露出部分１１の電極が剥き出しのため、図３（ｂ）に示すように、露出部分１１の電極上に無効蒸着物２０が堆積し固着してしまうという欠点があった。
【０００７】
さらには、一旦電極上に固着した堆積物２０は、剥離することが困難であり、特に、酸化ケイ素化合物が堆積、固着した場合、強固に電極に固着するため、取り除くことは困難である。また、固着した酸化ケイ素化合物は絶縁性のため、酸化ケイ素化合物が堆積した電極１上に位置する基材５部分へと電圧がかからず、成膜することができないといった問題があった。
【０００８】
こうした酸化ケイ素化合物等の無効蒸着物２０を除去する方法としては、反応室内を大気状態に戻して、スクレーパーやサンダーなどを用いて直接削り取る方法や、また、フッ化水素などのフッ化物を反応室内に導入するとともに電圧を印加してエッチングにより除去する方法などが挙げられる（例えば、特許文献４）。しかしながら、酸化ケイ素化合物を直接削り取る方法では、作業効率が悪いばかりでなく、電極を傷つけてしまう恐れがあり、他方、フッ化物を用いる方法では、フッ化物の取り扱いに慎重を要することや、食品用とのフィルムに成膜する場合、残留フッ化物の危険性が生じるといった問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−２１３３６８号公報
【特許文献２】特開平１０−２８７９６７号公報
【特許文献３】特許第３０３１５５１号公報
【特許文献４】特許第１８４０２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者はこのような問題点に鑑み、ロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ法において、電極ドラムの露出箇所に無効蒸着物が堆積することを好適に防止するとともに、耐熱性に優れ、かつ低コスト、さらには、耐久性や電気的な特性の優れた遮蔽基材を用いたプラズマＣＶＤ装置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】
【００１１】
すなわち上記課題を解決するため、本発明の請求項１記載の発明は、低圧の反応室内に所定のガスを導入するとともに、電極間に交流電圧を印加することで、前記反応性ガスをプラズマ状態とし、被蒸着基材へと蒸着膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、少なくとも１の前記電極は、回転するドラム状のドラム電極であって、該ドラム電極に巻き付けられるとともに回動搬送される前記被蒸着基材へと成膜するロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置において、前記ドラム電極と前記被蒸着基材とが当接する箇所を除く、前記ドラム電極の露出箇所に、該露出箇所への成膜を防止するための遮蔽基材を形成したことを特徴とする、プラズマＣＶＤ装置である。
【００１２】
また、前記遮蔽基材は、その耐熱温度が１００℃以上、かつ体積固有抵抗が１０×１０13［Ω・ｍ］以上、かつ絶縁破壊電圧が１０ｋＶ以上であることを特徴とする、プラズマＣＶＤ装置である。
【００１３】
また、前記遮蔽基材として、マイカを用いることを特徴とする、プラズマＣＶＤ装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１記載の発明は、低圧の反応室内に所定のガスを導入するとともに、電極間に交流電圧を印加することで、前記反応性ガスをプラズマ状態とし、被蒸着基材へと蒸着膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、少なくとも１の前記電極は、回転するドラム状のドラム電極であって、該ドラム電極に巻き付けられるとともに回動搬送される前記被蒸着基材へと成膜するロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置において、前記ドラム電極と前記被蒸着基材とが当接する箇所を除く、前記ドラム電極の露出箇所に、該露出箇所への成膜を防止するための遮蔽基材を形成したことを特徴とするから、電極ドラムの露出箇所に無効蒸着物が堆積することを好適に防止することが可能であり、成膜装置を傷つけてしまうことなく安全に、電極ドラムへの無効蒸着物の付着を防止することが可能である。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、前記遮蔽基材は、その耐熱温度が１００℃以上、かつ体積固有抵抗が１０×１０13［Ω・ｍ］以上、かつ絶縁破壊電圧が１０ｋＶ以上であることを特徴とするから、耐熱性に優れ、耐久性や電気的な特性の優れた遮蔽基材を用いることが可能である。
【００１６】
また、請求項３記載の発明は、前記遮蔽基材として、マイカを用いることを特徴とするから、耐電圧、絶縁抵抗、耐コロナ性、耐アーク性等の電気絶縁性に優れ、さらには、耐熱性、耐圧縮性、耐水性、耐薬品性、コストパフォーマンスに優れる遮蔽基材を用いることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のプラズマＣＶＤ装置１０におけるロールツーローラ方式のプラズマＣＶＤ装置１０の一例としては、図１（ａ）に示すように、連続したフィルム状の被蒸着基材５が、回転する繰り出しローラ４より連続して繰り出され、反転ローラ３を介して、回転する金属製の電極ドラム１に巻き付けられるとともに、対向電極２の直上箇所において成膜された後、再び、他の反転ローラ３を介して、回転する巻き取りローラ７に順次巻きつけられる構成である。
【００１８】
このプラズマＣＶＤ装置１０が配設される反応室内は、あらかじめ真空ポンプにより１０ｍＴｏｒｒ程度に減圧されており、同時に、反応室内へと図示しないガス導入口よりマスフローバルブ等を介して規定流量の原料ガス、および窒素、水素、二酸化炭素、一酸化炭素などの活性なキャリアガスおよび、ヘリウム、アルゴンなどの不活性なキャリアガスが供給されており、反応室内は常に一定圧力のこれらガスで満たされている。
【００１９】
そして、電極ドラム１と対向する位置には、対向電極２が配置され、前記電極ドラム１と対向電極２との間には、交流電源Ｇより高周波電圧が印加される。そして、電極ドラム１と対向電極２との間に、高周波電圧が印加されることにより、電極間に存在する前記ガスが電離されるとともに電極間に放電９（プラズマ９）を生じることとなる。電離されたガスはプラズマ中で活性なラジカル状態であり、電極ドラム１の被蒸着基材５の表面に付着するとともに、表面反応により被蒸着基材５に取り込まれ堆積することにより、基材５上に成膜することが可能である。
【００２０】
このようにして、電極ドラム１上の被蒸着基材５に所望の薄膜を成膜することが可能であり、成膜後の被蒸着基材５は、さらに反転ローラ３を介して巻き取りローラ７へと順次巻き取られる。このようなプラズマＣＶＤ装置１０による成膜は、ガス流量、放電条件、被蒸着基材の送り出しスピード等により、薄膜の膜圧を簡単にコントロールすることが可能である。また、前記繰り出しローラ４より繰り出される被蒸着基材５は、反転ローラ３を経て、電極ドラム１の回転に同期しつつ巻き付くとともに、被蒸着基材の表面温度と、電極ドラムの表面温度は略等しく、成膜時に原料ガスが堆積する被蒸着基材５の表面温度、すなわち成膜温度を任意にコントロールすることが可能である。
【００２１】
しかしながら、このようなロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置では、図３に示すように、電極ドラム１と被蒸着基材５とが当接する箇所を除く、電極ドラム１の両端部分に露出箇所１１が生じてしまい、この電極ドラムの露出箇所１１に蒸着物２０（無効蒸着物２０）が堆積して固着するといった問題があった。
【００２２】
これに対して、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、図１（ｂ）に示すように、電極ドラム１の前記露出箇所に、フィルム状の基材を巻き付けてなる遮蔽基材６を形成する簡単な構成により、電極ドラム１の露出箇所を覆い、電極ドラム１の表面に無効蒸着物２０の付着を防ぐことが可能である。
【００２３】
前記遮蔽基材としては、マイカ（雲母）を用いることが好ましく、マイカは層状ケイ酸塩鉱物の一種であり、主成分はＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3，Ｋ2Ｏ等からなる。特に、ＫＡｌ2（Ｓｉ3Ａｌ）Ｏ10（ＯＨ）２を主成分とする硬質マイカ（マスコバイト）は、電気絶縁材料として好適であることが知られており、密度が（２．６〜３．２）×１０3（ｋｇ／ｍ3）であり、絶縁破壊電圧は、１８〜２５（ｋＶ／０．１ｍｍ）を有し、引張り強度は、２５〜３０×１０7（Ｐａ）を有し、体積抵抗率は、１０10〜１０13［Ω・ｍ］を有する。
【００２４】
このようなマイカは、マイカ原鉱を特殊な方法で粉砕、紙状に抄造することで、純度が略１００パーセントのマイカペーパー（集成マイカ）を得ることが可能であり、この集成マイカに、適量の接着剤を含浸させ、適当な乾燥を行った後、加熱圧縮して板状に成形した集成マイカ板（積層板）、集成マイカを補強材と接着剤で貼り合せてテープ状に加工した集成マイカテープを用いることが可能である。
【００２５】
特に、遮蔽基材として前記マイカを用いることにより、耐熱性は、ポリイミドフィルムを用いた場合に比べ、ポリイミドフィルムの耐熱性である２００℃からマイカの耐熱性である１０００℃へと耐熱性が著しく向上するとともに耐久性も向上する効果がある。
さらには、一般的なＰＶＤ方式の遮蔽板や遮蔽フィルムは耐熱性のみ考慮されていたが、遮蔽基材としてマイカを用いることにより、上述の電気的な特性（絶縁性）が著しく向上する効果がある。
【００２６】
以下に、本発明のプラズマＣＶＤ装置１０における遮蔽基材６について説明する。
上述のように、回転する電極ドラム１上の被蒸着基材５に順次成膜を施すロールツーローラ方式のプラズマＣＶＤ装置１０では、前記電極ドラム１とともに回転する被蒸着基材５が、電極ドラム１の幅より小さい幅を有しており、このため、前記ドラム状の電極１の、前記被蒸着基材５を除く露出箇所において、無効蒸着物が成膜されてしまうという問題があった。
【００２７】
このため、本発明のプラズマＣＶＤ装置における無効蒸着物除去手段は、図２（ａ）に示すように、前記電極ドラム１の露出箇所に、フィルム状の遮蔽基材６を巻き付けることにより、蒸着物が電極ドラム１の露出箇所に直接成膜されることを防止することが可能である。
【００２８】
すなわち、電極ドラム１に巻き取られる被蒸着基材５は、電極ドラム１の回転に伴い、順次新たな被蒸着基材５が電極ドラム１に供給されることとなるが、被蒸着基材５の幅は一定であり、常に回転する電極ドラム１の一定幅上に被蒸着基材５が当接しつつ回動することとなる。
【００２９】
そして、図２（ｂ）に示すように、電極ドラムと被蒸着基材とが当接する部分を除く、電極ドラムの両端部分に形成される露出箇所に合わせて、フィルム状の遮蔽基材６を電極ドラム１に巻き付けて形成することにより、電極ドラム１の表面が、遮蔽基材と被蒸着基材とで完全に覆われるため、電極ドラム１の表面に無効蒸着物が直接成膜されることを防止することが可能である。
【００３０】
このとき、遮蔽基材６を長めに形成して、一部被蒸着基材５と重なる箇所８（重合箇所８）を形成することが望ましく、これにより、被蒸着基材５のわずかな位置変動が生じても電極ドラム１の表面に露出箇所が生じることを確実に防止することが可能である。
【００３１】
しかしながら、前記遮蔽基材６は常にプラズマ中に曝されるため、これに耐えるための耐熱性、絶縁性が要求され、前記遮蔽基材６の耐熱温度が１００℃未満の場合、プラズマＣＶＤを用いた成膜中に、遮蔽基材６の変形が生じる恐れがある。また、絶縁破壊電圧が１０ｋＶ未満の場合、電極間でのアーク放電が発生した場合に遮蔽基材６が破壊される恐れがある。
そして、遮蔽基材６に部分的な欠損が生じると、欠損箇所の電極１が露出してしまい、この箇所にプラズマが集中することとなる。よって、欠損箇所を起点に局所的に連続して放電が生じてしまい、これに伴い、披蒸着基材にも欠損箇所を生じてしまうため、成膜作業を中断して新たな遮蔽基材６に交換する必要がある。
【００３２】
よって、安価なフィルムであるＰＥＴフィルム等を使用することができず、ポリイミドフィルム等の耐熱性に優れる高分子フィルムを用いる必要があり、前記遮蔽基材６は、耐熱温度が１００℃以上で、かつ体積抵抗率が１０×１０13［Ω・ｍ］以上、かつ絶縁破壊電圧が１０ｋＶ以上であることが望ましく、このような遮蔽基材６を用いることで電極ドラム１への無効蒸着物の堆積を好適に防ぐことが可能である。
【００３３】
そして、様々な材質の遮蔽基材を用いてロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置による成膜実験を行なった結果を、以下の実施例に示す。
【００３４】
（実施例）
前記ロールツーローラ方式のプラズマＣＶＤ装置１０を用いて、被蒸着基材５が電極ドラム１の中央部分に接するように配置するとともに、電極ドラム１の露出部分である電極ドラム１の両端部分にそれぞれ遮蔽基材６を巻きつけて固定した。
これにより、電極ドラム１の表面は、被蒸着基材５と両端に位置する遮蔽基材６とで完全に覆われており、この状態で、ライン速度５０ｍ／ｍｉｎ、成膜電力１２ｋＷ、成膜長５０００ｍの条件でのプラズマＣＶＤ装置による被蒸着基材への成膜を行った。
【００３５】
また、前記被蒸着基材５として、厚さ１２μｍのＰＥＴフィルム（Ｐ６０東レ製）を用い、反応室内への導入ガスとして、酸素（５ｓｌｍ）、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ（１．２ｓｌｍ））、ヘリウム（２．０ｓｌｍ）を導入し、５ｍＴｏｒｒの平衡圧力で、プラズマＣＶＤによる成膜を行なった。
【００３６】
そして、前記遮蔽基材６として３種の異なる材質からなる遮蔽基材６を用いて成膜を行なった場合の各実施例および遮蔽基材６を用いない場合の比較例と、５０μｍのＰＥＴフィルムを遮蔽基材６として用いた場合の比較例とを以下に示す。
【００３７】
（実施例１）
前記遮蔽基材６として、厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（２００Ｖ：東レ・デュポン株式会社製）を用いた。
（実施例２）
前記遮蔽基材６として、厚さ１００μｍのマイカテープ（ＺＧ８２２ＨＤＴ：株式会社日本マイカ製作所製）を用いた。
（実施例３）
前記遮蔽基材６として、厚さ５０μｍのテフロン（登録商標）フィルム（ニトフロンＮｏ．９２０ＵＬ：日東電工株式会社製）を用いた。
（比較例１）
前記遮蔽基材６を用いることなく被蒸着基材への成膜を行った。
（比較例２）
前記遮蔽基材６として、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルム（Ｅ５０００：東洋紡績株式会社製）を用いた。
【００３８】
これら実施例１〜３および比較例１、２についての結果を以下表１に示す。特に、実施例１〜実施例３は、５０００ｍの成膜後も、遮蔽基材６の変形は見られず、電極ドラム１への無効蒸着物の付着を良好に防ぐことが可能であった。
【表１】
2009024205.tif 000003
【００３９】
以上のように、本発明のプラズマＣＶＤ装置１０は、低圧の反応室内に所定のガスを導入するとともに、電極間に交流電圧を印加することで、前記反応性ガスをプラズマ状態とし、被蒸着基材５へと蒸着膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、少なくとも１の前記電極は、回転するドラム状のドラム電極１であって、該ドラム電極１に巻き付けられるとともに回動搬送される前記被蒸着基材５へと成膜するロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置１０において、前記ドラム電極１と前記被蒸着基材５とが当接する箇所を除く、前記ドラム電極１の露出箇所１１に、該露出箇所１１への成膜を防止するための遮蔽基材６を形成したことを特徴とする簡単な構成により、電極ドラム１の露出箇所１１に無効蒸着物が堆積することを好適に防止することが可能であり、成膜装置１０を傷つけてしまうことなく、電極ドラム１への無効蒸着物の付着を好適に防止することが可能である。
【００４０】
また、前記遮蔽基材６は、その耐熱温度が１００℃以上、かつ体積固有抵抗が１０×１０13［Ω・ｍ］以上、かつ絶縁破壊電圧が１０ｋＶ以上であることを特徴とするから、耐熱性に優れ、耐久性や電気的な特性の優れた遮蔽基材６を用いることが可能である。
【００４１】
特に、前記遮蔽基材として、マイカを用いることにより、耐電圧、絶縁抵抗、耐コロナ性、耐アーク性等の電気絶縁性に優れ、さらには、耐熱性、耐圧縮性、耐水性、耐薬品性、コストパフォーマンスに優れる遮蔽基材を用いることが可能である。
【００４２】
前記遮蔽基材は、上記例に限らず、遮蔽基材６の一例としては、有機系の場合、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン（３フッ化）、ポリビニリデンフルオライド、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミドなどが好適である。また、無機系では、ガラス繊維、マイカ、アルミナなどの積層体を使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す図である。（ａ）プラズマＣＶＤ装置の正面視を示す説明図である。（ｂ）プラズマＣＶＤ装置を示す説明図である。
【図２】本発明に係るロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す図である。（ａ）プラズマＣＶＤ装置を示す説明図である。（ｂ）プラズマＣＶＤ装置の電極ドラムを示す側面視説明図である。
【図３】（ａ）（ｂ）従来のロールツーロール方式のプラズマＣＶＤ装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  電極ドラム
２  対向電極
３  反転ローラ
４  繰り出しローラ
５  被蒸着基材
６  遮蔽基材
７  巻き取りローラ
８  重合箇所
９  放電箇所（プラズマ）
１０  プラズマＣＶＤ装置
１１  露出箇所
２０  無効蒸着物
【図１】
2009024205.tif 000004
【図２】
2009024205.tif 000005
【図３】
2009024205.tif 000006