JP2003027234A - 連続シート状材料の表面処理装置及びそのガスシール構造 - Google Patents
連続シート状材料の表面処理装置及びそのガスシール構造Info
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Abstract
せつつ、プラズマやスパッタ、CVD、蒸着等によって
表面処理を行なう表面処理装置において、前処理室と表
面処理室との間のガスシールとして、簡易な構造であり
ながら、シート状材料が広幅になった場合でも十分な性
能が得られるものを提供する。 【解決手段】 シート状材料Sに前処理を施す加熱処理
室16およびプラズマ処理室18と、引き続き成膜処理
を行う成膜室22とを設け、各室の間に仕切壁42を設
けて、該仕切壁42にシート状材料Sが通過する開口4
4と、該開口44をガスシールする互いに平行な一対の
シールロール48,50を設け、両ロール48,50
を、微小隙間を空けて配置し、かつ、互いの軸がシート
状材料Sの走行方向にずれた位置であって、シート状材
料Sが両ロールにそれぞれ所定の抱き角で接触して走行
するように配設する。
Description
ルム等のシート状材料を真空室内において連続して走行
させ、その走行経路中においてプラズマやスパッタ、C
VD、蒸着等によって、該シート状材料の表面を改質し
たり、該表面に金属膜、酸化膜や窒化膜等のセラミック
ス膜を1層ないしは多層に成膜するなどの各種の表面処
理を行なう、連続シート状材料の表面処理装置に関す
る。この種の表面処理装置は、例えば、透明フィルムに
成膜することで、反射防止フィルムとしたり、タッチパ
ネルなどの機能性フィルム、更には、磁気テープや太陽
電池などの製造に好適に用いられるものである。
状材料に対しプラズマ等による表面改質処理や、スパッ
タ、CVD、蒸着等による成膜処理などの表面処理を行
う表面処理装置がある。
材料の表面や内部に存在する水などの不純ガス分子をシ
ート状材料から除去したり、成膜性の向上や汚れ除去、
表面の活性化などの目的として、上記表面処理に先立っ
てシート状材料を加熱処理したりプラズマ処理したりす
る場合がある。このような前処理により真空中に放出さ
れた不純ガスが、その後の成膜等の表面処理室内に入り
込むと、満足のいく表面処理を行うことが難しい。とり
わけ、金属膜、酸化膜、窒化膜などの成膜には、必要な
ガス分子以外のガスが混入することを極力避けねばなら
ない。
続成膜の場合にも、各成膜処理工程間でのガスの混入を
防止することが求められる。
スのみを除去することができず、装置全体を排気するこ
とにより、不純ガスを含む状態で必要なガス圧にしてお
り、必ずしも満足のいく表面処理がなされていないのが
実状である。
はその発生場所の近傍でできるだけ囲ってその分だけ排
気することが、他室にまで拡散したガスを言わば薄めた
状態で排気するよりも効率的であり、排気量も少ない。
そのためには、前処理室とその後の表面処理室との間を
ガスシールする必要がある。
シール構造としては、両室間の仕切壁にシート状材料を
通過させるスリット状の隙間を設けることが考えられ
る。しかしながら、かかるスリット状の隙間では、シー
ト状材料が広幅になったときに問題が生じやすい。すな
わち、広幅のシートでは、走行時に幅方向で波打った
り、耳端がカールしやすいため、シート状材料の表面の
傷付きを防止する観点から上記隙間をある程度確保する
必要があり、十分なガスシール性が得られない。一方、
ガスシール性を重視すると、隙間を狭くする必要があ
り、シートがスリットの上下に擦れてキズがつきやすく
なる。
ル構造としては、両室間の仕切壁に、シート状材料を送
り出す一対のプレスロールを設けることも考えられる。
しかしながら、プレスロールでは、シート状材料を装置
にセットする際に、接触したロールを一旦離す必要があ
り、そのためのガスシール構造が複雑になる。また、ロ
ールを駆動させるための構造も必要になり、更にロール
が摩耗しやすいといった問題も生じる。
ものであり、前処理室と表面処理室との間のガスシール
構造として、簡易な構造でありながら、シート状材料が
広幅になった場合でも十分な性能が得られ、もって表面
処理室への不純ガスの混入を抑えて良好な表面処理を行
うことができる表面処理装置を提供することを目的とす
る。
料の表面処理装置は、真空室内において連続して走行す
るシート状材料に対し表面処理を施す表面処理装置であ
って、前記シート状材料に対して第1の処理を施す第1
処理室と、その後該シート状材料に対して第2の処理を
施す第2処理室とを備え、前記の第1処理室と第2処理
室との間に仕切壁が設けられ、該仕切壁には、前記シー
ト状材料が通過する開口と、該開口をガスシールする互
いに平行な一対のシールロールとが設けられ、前記一対
のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて配置さ
れ、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた
位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定
の抱き角で接触して走行するように配設されたものであ
る。
内において連続して走行するシート状材料に対し表面処
理を施す表面処理装置において、表面処理室とこれに隣
接する室との間のガスシール構造であって、両室を仕切
る仕切壁と、該仕切壁に設けられた前記シート状材料が
通過するための開口と、該開口をガスシールする互いに
平行な一対のシールロールとからなり、前記一対のシー
ルロールは、両者間に微小隙間を空けて配置され、か
つ、互いの軸がシート状材料の走行方向にずれた位置で
あって、シート状材料が両ロールにそれぞれ所定の抱き
角で接触して走行するように配設されたものである。
隙間を空けて配置した一対のシールロールによって仕切
壁の開口をガスシールしたことから、シート状材料を装
置にセットしやすく、簡易な構造でのガスシールが可能
になる。また、シート状材料が広幅になった場合でも、
十分なガスシール性を確保しつつシート表面への傷つき
を防止することができる。そして、第1処理室と第2処
理室との間にこのようなガスシール構造を設けたことに
より、両処理室間でのガスの拡散が防止されて、効率的
な排気が可能になるとともに良好な表面処理を施すこと
ができる。
ぞれ仕切壁に対してガスシール状態に取り付けられてい
なければならない。そのための構成として、前記仕切壁
には、シールロールをシート状材料の非接触側において
微小隙間を空けて覆う覆い体が設けられていてもよく、
この場合、覆い体によってシールロールの回転を妨げず
にガスシールできることから好適である。
第1処理室と第2処理室とにそれぞれ排気装置が設けら
れていることが好ましい。これにより、第1処理室と第
2処理室をそれぞれ独立して排気でき、効率的な排気が
可能になるとともに、両処理室間に圧力差を設けること
も可能になる。
2の処理がプラズマ、スパッタ、CVD、蒸着等の表面
処理であり、上記第1の処理が該表面処理に先立ってシ
ート状材料に施される加熱処理やプラズマ処理などの前
処理である場合がある。より具体的には、第1の処理
(前処理)が加熱処理であり、第2の処理(表面処理)
がプラズマによる表面改質処理、又はスパッタ、CV
D、蒸着等の成膜処理であってもよい。また、第1の処
理(前処理)がプラズマによる表面改質処理であり、第
2の処理(表面処理)がスパッタ、CVD、蒸着等の成
膜処理であってもよい。
理を行ってから、成膜処理を施してもよい。その場合、
前処理を施す第1処理室が、シート状材料を加熱する加
熱処理室と、加熱処理したシート状材料に対してプラズ
マによる表面改質を行うプラズマ処理室とからなり、該
加熱処理室とプラズマ処理室との間に仕切壁が設けら
れ、該仕切壁に前記開口と前記一対のシールロールとが
設けられていることが好ましい。
て図面に基づいて説明する。
理装置の側面断面図である。この装置は、プラスチック
フィルム等の連続シート状材料Sに対してスパッタ又は
プラズマCVDによる成膜処理を行うものであり、大気
圧状態から真空状態に真空引きすることができる密閉さ
れた室(内部空間)を形成する本体10を備える。
2が取り付けられており、これらの排気装置12を動作
させることによって、本体10内は大気圧状態から真空
状態に真空引きできるようになっている。
に沿って順番に、巻出室14、加熱処理室16、プラズ
マ処理室18、第1接続室20、成膜室22、第2接続
室24、第3接続室26および巻取室28に区画されて
いる。なお、加熱処理室16とプラズマ処理室18とは
通常はこの順番となるが、両者を入れ換えることもでき
る。
料SをコアC1に巻回してなる巻物体W1が水平にセッ
トされ、この巻物体W1からシート状材料Sが順次に引
き出されるようになっている。引き出されたシート状材
料Sは、複数のガイドロール30などにより支持されな
がら巻取室28まで連続して走行し、巻取室28内に水
平にセットされたコアC2を駆動させることにより巻物
体W2として巻き取られるようになっている。
されたシート状材料Sを、真空中で加熱して、脱ガス
(主として水分子)を行う処理室であり、加熱源として
の赤外線ヒータ32がシート表面に赤外線を照射するよ
うに配設されている。また、赤外線の反射板34が、ヒ
ータ32の背後と、シート状材料Sを挟んで反対側と
に、対向して配置されている。
ト状材料Sに対し、真空中で成膜の前処理としてプラズ
マによる表面改質を行う処理室であり、プラズマ源とな
る電極36がシート状材料Sと相対するように配されて
いる。
れたシート状材料Sに対して真空中で成膜する処理室で
あり、シート状材料Sの加熱又は冷却を行うバックアッ
プロール38と、このロール38に沿って走行するシー
ト状材料Sと相対するように配されたスパッタ源又はC
VD用プラズマ源となる複数の電極40とを備える。
間、プラズマ処理室18と成膜室22(詳細には第1接
続室20)との間、および、成膜室22(詳細には第1
接続室20)と第2接続室24との間には、それぞれ両
室間をガスシール状態に仕切る仕切壁42が設けられて
いる。そして、各仕切壁42には、シート状材料Sが通
過するための水平方向に細長い開口44と、シート状材
料Sの走行を許容しながら該開口44をガスシールする
シールロールユニット46が設けられている。なお、加
熱処理室16とプラズマ処理室18との間を仕切らず
に、両者を同一チャンバー内に設けてもよい。
の間は、両室間をガスシール状態に仕切る仕切壁60が
設けられ、この仕切壁60に、シート状材料Sを通過さ
せるスリットシール62が設けられている。スリットシ
ール62は、互いに平行に相対して配した一対の平行平
板によって形成されるスリット状の隙間により構成され
ている。なお、このシール62は、単なるスリット状の
開口を仕切壁60に設けることで構成してもよい。ま
た、第2接続室24と第3接続室26との間にはガスシ
ール構造を設けなくてもよい。
の各空間(巻出室14及び加熱処理室16と、プラズマ
処理室18と、第1接続室20及び成膜室22と、第2
接続室24と、第3接続室26及び巻取室28)には、
それぞれ排気装置12が設けられて、独立して排気でき
るようになっている。
46は、仕切壁42に近接配置された上下一対の互いに
平行なシールロール48,50と、各シールロール4
8,50を覆う上下一対の覆い体52,54とで構成さ
れている。
に微小隙間αを形成するように近接して対向配置されて
おり、ともにシート状材料Sの幅方向に対して平行に配
されている。この微小隙間αの寸法は、シート状材料S
の厚みの2〜10倍程度(通常0.5〜2mm程度)に
設定することが、良好なガスシール性を確保する上で好
ましい。
互いの軸48a,50aがシート状材料Sの走行方向に
おいて前後にずれた位置に配置されている。詳細には、
この実施形態では、両ロールの軸48a,50aを含む
平面Pが鉛直面(仕切壁42の壁面)に対してやや斜め
に傾斜するように配されている。ここで、平面Pの鉛直
面に対する傾斜角ηは10°〜30°程度に設定するこ
とが好適である。
シート状材料Sが両ロールにそれぞれ所定の抱き角θ,
δで接触して走行するように配設されている。すなわ
ち、シート状材料Sは、各シールロール48,50の周
面にそれぞれ所定範囲にわたって接触してその走行方向
が当該周面に沿って変えられるように、手前のロール4
8から他方のロール50に渡されている。ここで、抱き
角θはシート状材料Sのシールロール48への入射点と
放射点におけるそれぞれの接線のなす角度であり、抱き
角δはシート状材料Sのシールロール50への入射点と
放射点におけるそれぞれの接線のなす角度であり、両者
θ,δはともに15°〜90°程度に設定することが好
適である。
き幅やシート状材料Sの厚み、その表面上に成膜する膜
厚や膜質などにもよるが、外径が50〜200mm程度
が最適である。
ール48,50を、それぞれ仕切壁42における開口4
4の上下に、ガスシール状態に取り付けるための部材で
あり、シート状材料Sと接触していない側のロール周面
を略全体にわたって、微小空間βを空けて覆っている。
この微小空間βの寸法は、上記微小空間αと同じ程度
か、あるいは、ロール48,50が覆い体52,54に
擦れない程度でできるだけ小さく設定することが好まし
い。
シールロール48,50の両端面においても、周面と同
様に、所定の微小隙間γを空けて覆うように設けられて
いる。この微小隙間γは上記微小隙間βと同じ程度に設
定することができる。
るシート状材料Sを通過させるのに利便性が高いことか
ら従動ロール(フリーロール)にて構成している。詳細
には、図3に示すように、シールロール48は、固定さ
れたシャフト部48bと、該シャフト部48bに対し回
転用ベアリング48cを介して回動自在に配されたロー
ル部48dからなり、シャフト部48bの両端が覆い体
52にシール材56を介して固定されている。なお、シ
ール材56としては、ゴム系Oリング、弗素樹脂等の樹
脂系リングなど、ガスの出入りの少ない構造であれば何
でもよい。また、シールロール48,50はシャフト部
をロール部と一体に回転するように構成してもよく、そ
の場合、磁気シール等のような回転の際の抵抗を減じる
シール機構を採用することが好適である。また、シャフ
ト部とロール部を一体に回転するようにした場合、シー
ルロールを外部から駆動される駆動ロールとすることも
できる。
材料Sの幅よりもわずかに大きく設定されている。その
ため、上記シールロールユニット46において、一対の
ロール48,50にシート状材料Sが渡されたとき、前
後の真空室間でガスの流れを許容する隙間は、ロール4
8,50とそれぞれの覆い体52,54との隙間、及
び、ロール面長とシート状材料Sの幅の差における2本
のロール48,50間の隙間だけとなる。この隙間を流
れるガスの流れ抵抗は非常に大きい。その結果、前後の
真空室の圧力差を一桁ないし二桁程も大きく取ることが
でき、それぞれ最適な圧力での処理が可能となり、特に
成膜室22への不純ガスの混入を大幅に抑えることがで
きる。
ると、ロール48,50に抱かせてシート状材料Sを走
行させることから、シート状材料Sが広幅になった場合
でも、幅方向での波打ちや耳端のカールの問題を生じる
ことなく、従って、上記のような優れたガスシール性を
発揮しつつ、しかもシート表面に傷付きが生じることが
ない。
両ロール48,50間に微小隙間を空けたままガスシー
ルする構造であるため、プレスロールによるガスシール
構造に比べて簡易な構造でのガスシールが可能であり、
また、ロールが摩耗するといった問題もない。
と、加熱処理室16やプラズマ処理室18で発生した水
分などの不純ガスを、それぞれ各室単独で排気すること
ができ、排気量を少なくして効率的な排気が可能とな
る。また、これらの不純ガスの成膜室22への混入が大
幅に抑制され、優れた成膜処理が可能になる。
との間のガスシール構造を、簡易な構造でありながら、
シート状材料が広幅になった場合でも十分な性能を発揮
させることができ、もって表面処理室への不純ガスの混
入を抑えて良好な表面処理を行うことができる。
断面図である。
の縦断面図である。
Claims (8)
- 【請求項1】真空室内において連続して走行するシート
状材料に対し表面処理を施す表面処理装置であって、 前記シート状材料に対して第1の処理を施す第1処理室
と、その後該シート状材料に対して第2の処理を施す第
2処理室とを備え、 前記の第1処理室と第2処理室との間に仕切壁が設けら
れ、該仕切壁には、前記シート状材料が通過する開口
と、該開口をガスシールする互いに平行な一対のシール
ロールとが設けられ、 前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて
配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向に
ずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞ
れ所定の抱き角で接触して走行するように配設されたこ
とを特徴とする連続シート状材料の表面処理装置。 - 【請求項2】前記仕切壁に、前記シールロールをシート
状材料の非接触側において微小隙間を空けて覆う覆い体
が設けられた請求項1記載の表面処理装置。 - 【請求項3】前記第1処理室と前記第2処理室とにそれ
ぞれ排気装置が設けられた請求項1又は2記載の表面処
理装置。 - 【請求項4】前記第2の処理がシート状材料に対する表
面処理であり、前記第1の処理が該表面処理に先立って
シート状材料に施される前処理である請求項1〜3のい
ずれかに記載の表面処理装置。 - 【請求項5】前記第1の処理が加熱処理であり、前記第
2の処理が表面改質処理又は成膜処理である請求項4記
載の表面処理装置。 - 【請求項6】前記第1の処理がプラズマによる表面改質
処理であり、前記第2の処理が成膜処理である請求項4
記載の表面処理装置。 - 【請求項7】前記の前処理を施す第1処理室が、シート
状材料を加熱する加熱処理室と、加熱処理したシート状
材料に対してプラズマによる表面改質を行うプラズマ処
理室とからなり、該加熱処理室とプラズマ処理室との間
に仕切壁が設けられ、該仕切壁に前記開口と前記一対の
シールロールとが設けられたことを特徴とする請求項4
記載の表面処理装置。 - 【請求項8】真空室内において連続して走行するシート
状材料に対し表面処理を施す表面処理装置において、表
面処理室とこれに隣接する室との間のガスシール構造で
あって、 両室を仕切る仕切壁と、該仕切壁に設けられた前記シー
ト状材料が通過するための開口と、該開口をガスシール
する互いに平行な一対のシールロールとからなり、 前記一対のシールロールは、両者間に微小隙間を空けて
配置され、かつ、互いの軸がシート状材料の走行方向に
ずれた位置であって、シート状材料が両ロールにそれぞ
れ所定の抱き角で接触して走行するように配設されたこ
とを特徴とする連続シート状材料の表面処理装置におけ
るガスシール構造。
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JP2001220713A JP4763165B2 (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 連続シート状材料の表面処理装置及びそのガスシール構造 |
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