JP2006193757A

JP2006193757A - 多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法

Info

Publication number: JP2006193757A
Application number: JP2005003528A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kobayashi; 裕小林; Masaki Izumi; 雅樹泉
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-07-27

Abstract

【課題】プラスチックフィルム上に成膜した多層薄膜の成膜面の品質および生産性を向上せしめる多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法の提供にある。
【解決手段】真空装置内にロール状プラスチックフィルム１０を巻き出す手段と、巻き出されたロール状プラスチックフィルム１０に薄膜を成膜する手段と、成膜されたロール状プラスチックフィルム１０を巻き取る手段と、を有する薄膜成膜装置で、前記薄膜を成膜する手段が、仕切板で仕切られ独立している複数の成膜室２ａ、２ｂ、２ｃからなり、該複数の成膜室のうちの任意の成膜室と隣接する成膜室の圧力差が１００倍以上である状態を保てる成膜室である多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラスチックフィルム上に真空中で複数の層の薄膜を連続的に成膜する多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法に関するものである。

従来の真空成膜装置として、例えば、図２に示すように、インライン式真空成膜装置１１０があり、その装置は、シート状の基材を供給部１で基材搬送台３に固定し、その時真空バルブ４は閉じられており、製膜室２ａ、２ｂは真空に保たれている。基材固定後、供給部１の大気圧雰囲気が排気され、ある程度の真空度になった時点で、真空バルブ４が開き基材搬送台３が製膜室２ａに移動する。その後真空バルブ４が閉じ製膜が行なわれる。その後同様に各成膜室２ｂ〜２ｃに搬送し成膜するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

また、例えば、図３に示すように、従来の真空成膜装置の一例として、マルチチャンバ式真空成膜装置１２０があり、その装置は、シート状の基材を供給部１で基材搬送台３に固定し、その時真空バルブ４は閉じられている。基材固定後、供給部１の大気圧雰囲気が排気され中央の部屋と同程度の圧力になると、真空バルブ４が開き基材搬送台３がロボットハンド５によって中央の部屋を通り各成膜室２ａ、２ｂ、２ｃに搬送され、基材搬送台３上の基材に成膜されるようになっている（例えば、特許文献２参照。）。

さらにまた、例えば、図４に示すように、従来の真空製膜装置の一例として、巻取式真空製膜装置１３０があり、その装置は、ロール状のプラスチックフィルム６ａを真空中で成膜ドラム７に巻き付けて成膜室２ａ、２ｂ、２ｃを通し、何れかの成膜室で成膜を行い巻き取る。積層する場合は逆方向にフィルムを走行させ、所定の条件で成膜する。これを繰り返し、多層薄膜積層体を形成するようになっている（例えば、特許文献３参照。）。
以下に、上記先行技術文献を示す。
特開平５−２９５５５１号公報特開平１０−３０３２７６号公報特開２０００−１７４３７号公報

しかし、上記の従来技術において、図２および図３に示す多層成膜に用いられるインライン式真空成膜装置１１０およびマルチチャンバ式真空成膜装置１２０では、複数の成膜方法で繰返し成膜し、その成膜面にローラが触れることがなく大気中に取り出すことは可能であるが、下記の問題点がある。

即ち、（１）シートを製膜室に出し入れする際、真空バルブを開き、基板搬送台を断続的に移動させる。そのため、成膜室圧力、基板温度等がその都度変動し、最適条件になるまで時間がかかり、それにより再現性や生産性が劣るという問題点があった。また、（２）シートの温度を制御するシート固定板が平面状であると、固定板からシートが浮く場所が発生する。そのため温度ムラが生じ、それにより膜厚及び膜組成にムラができるため品質上に問題点があった。さらにまた、（３）成膜面に均一に薄膜を成膜しようとした場合、少なくとも有効成膜面積以上の大きさの成膜源が必要になり、経済性の面から問題があ
った。

また、図４に示す多層成膜に用いられる従来の巻取式真空成膜装置１３０では、ロール状の長尺フィルムを供給して、複数の成膜方法で成膜することは可能である。成膜ドラムに巻き付けて成膜するため、成膜ドラムを均一に温度制御するとシートが密着しているためシート表面の温度も均一となる。長尺方向に関しては膜厚の均一性がとり易く、上記図２、図３に示すようなインライン式真空成膜装置およびマルチチャンバ式真空成膜装置よりも成膜源の面積は小さく済む。また、連続して成膜できるため生産性も良いが、下記の問題点がある。

即ち、（１）成膜雰囲気の全圧力、ガス分圧比が異なると連続積層成膜ができない。また、（２）成膜面にローラが触れるため、成膜面の品質上に問題があった。さらにまた、（３）プラスチックフィルムロールを真空槽に出し入れする際、成膜室も大気開放するため成膜室壁および成膜源に水蒸気や酸素が吸着してしまうため、真空排気後も所定の圧力に達するまで時間がかかる上、成膜時に吸着していた残留ガスが脱離し、薄膜特性の再現性の観点で問題があった。また、（４）プラスチックフィルム両面へ製膜を行う場合、ロールの巻き替えの工程を要するものであった。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、プラスチックフィルム上に成膜した多層薄膜の成膜面の品質および生産性を向上せしめる多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法を提供することにある。

本発明に於いて上記課題を達成するために、まず請求項１の発明では、真空装置内にロール状プラスチックフィルムを巻き出す手段と、巻き出されたロール状プラスチックフィルムに薄膜を成膜する手段と、成膜されたロール状プラスチックフィルムを巻き取る手段と、を有する薄膜成膜装置において、前記薄膜を成膜する手段が、仕切板で仕切られ独立している複数の成膜室からなり、該複数の成膜室のうちの任意の成膜室と隣接する成膜室の圧力差が１００倍以上である状態を保てるものであることを特徴とする多層薄膜成膜装置としたものである。

また、請求項２の発明では、上記請求項１記載の多層薄膜成膜装置の真空装置内にロール状プラスチックフィルムを巻き出す工程と、巻き出されたロール状プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に薄膜を成膜する工程と、成膜されたロール状プラスチックフィルムを巻き取る工程と、を有する薄膜の製造方法において、前記薄膜を成膜する工程が、複数あり、該複数のうちの任意の成膜工程とその前後の成膜工程が仕切により区切られた複数の成膜室で成膜され、該複数のうちの任意の成膜室とそれに隣接する成膜室との圧力差が１００倍以上である状態を保てるものであることを特徴とする多層薄膜の製造方法としたものである。

本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。

即ち、上記発明によれば、真空装置内にロール状プラスチックフィルムを巻き出す手段及び工程と、巻き出されたロール状プラスチックフィルムに薄膜を成膜する手段及び工程と、成膜されたロール状プラスチックフィルムを巻き取る手段及び工程と、を有する薄膜成膜装置及びそれを用いた薄膜の製造方法において、前記薄膜を成膜する手段及び工程が、複数あり、仕切板で仕切られ独立している成膜室からなり、該複数のうちの任意の成膜室とそれに隣接する成膜室の圧力差が１００倍以上である状態を保てる成膜室とする（成膜時の圧力差を１００倍以上にするという意味ではない）ことによって、それぞれの成膜
室の雰囲気が混ざり合わないような構造を有しているので、各成膜室間のガスの流出が防げ、品質の高い成膜ができる多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法とすることができる。すなわち、他の成膜室からのガスの流入によるコンタミや、全圧のずれに膜質の低下、特にバリア膜の場合では光学特性、バリア性能、導電膜の場合では、光学特性、抵抗値に影響があるものである。

また、プラスチックフィルム上に任意の層を成膜する間、ガイドローラやプラスチックフィルムを成膜面に接触させないようになるので、次の層を連続して成膜することができ、よって途中で膜に傷等が発生する危惧がない多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法とすることができる。

さらにまた、真空装置に、成膜室とはバルブを介して独立した真空槽（巻取室）を設け、プラスチックフィルムの取り付け・取り外しの際に、これを介して行うことにより、成膜室を大気に開放することなく作業を行うことができ、タクトタイムの短縮、薄膜の特性の再現性も良好になる多層薄膜成膜装置及びそれを用いた多層薄膜の製造方法とすることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１の側面概略図は、巻き出しロール６ａからプラスチックフィルム１０を巻き出し、連続的に真空成膜を行い、最後に巻取りロール６ｂに巻き取る機構を有する多層薄膜成膜装置１００である。成膜室２ａ、２ｂ、２ｃ間にバルブが存在しないため、複数の成膜室２ａ、２ｂ、２ｃ間の雰囲気が混ざり合わないように、成膜室２ａ、２ｂ、２ｃの壁とメインの成膜ドラム７間のコンダクタンスをできる限り小さくし、また、必要に応じて成膜室２ａ、２ｂ、２ｃ間に中間室（１１）を設けることにより、複数の成膜室２ａ、２ｂ、２ｃ間の差圧が１：１００以上を実現でき易いようにすることができる。また、インライン成膜を実現するために、成膜速度の遅い工程については一つの成膜室内に２個以上の同一の成膜ユニットを有していてもかまわない。

さらに、複数の成膜室２ａ、２ｂ、２ｃと巻取室８の間に中間室１１、真空バルブ４を設けることにより、プラスチックフィルム１０の取り付け・取り外しの際、成膜室を大気に開放する必要がなく、排気時間の短縮、成膜時の雰囲気への不純物混入回避の効果がある。また、プラスチックフィルム１０の一方の面に成膜した後、巻き出し方向を変更することにより、巻き換え工程や成膜ユニットの増設なしに、容易にプラスチックフィルム１０の反対の面への成膜が可能なものとすることもできる。

本発明の多層薄膜成膜装置１００及びそれを用いた多層薄膜の製造方法に用いるプラスチックフィルム１０としては、成膜工程および後工程において十分な強度があり、表面の平滑性が良好であれば、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリブチレンテレフタレートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ポリスルホンフィルム、ポリアリレートフィルム、環状ポリオレフィンフィルム、ポリイミド等が挙げられる。特に表示装置前面板に適用する場合は、透明性と耐熱性に優れたポリカーボネートやポリエーテルサルホンが好適に用いられる。その厚さは部材の薄型化と基材の可撓性とを考慮し、１０〜２００μｍ程度のものが用いられる。これら基材の表面に周知の種々の添加剤や安定剤、例えば帯電防止剤、紫外線防止剤、可塑剤、滑剤などが使用されてもよい。またバリア層との密着性を改善するため、前処理としてコロナ処理、低温プラズマ処理、イオンボンバード処理、薬品処理などを施してもよい。

上記薄膜の成膜方法に関しては、特に限定されるものではなく、ＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、有機蒸着法、蒸着重合法等が挙げられる。

以上のように、本発明の多層薄膜成膜装置１００により、高品質の多層薄膜を高能率に生産することが可能となり、さらに本発明の多層薄膜成膜装置を用いて得られる多層薄膜積層体としては、バリア性能、光学性能、導電性能等の機能を有する機能性フィルム基材として、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ、電子ペーパー等に好適に使用される。

本発明の多層薄膜成膜装置の一事例を説明する側面概略図である。従来のインライン式真空成膜装置の一事例を説明する側面概略図である。従来のマルチチャンバ式真空成膜装置の一事例を説明する側面概略図である。従来の巻取式真空成膜装置の一事例を説明する側面概略図である。

符号の説明

１‥‥供給部
２ａ、２ｂ、２ｃ‥‥成膜室
３‥‥基板搬送台
４‥‥真空バルブ
５‥‥成膜源
６ａ‥‥巻き出しロール
６ｂ‥‥巻取りロール
７‥‥成膜ドラム
８‥‥巻取室
９‥‥ガイドロール
１０‥‥プラスチックフィルム
１１‥‥中間室
１００‥‥多層薄膜成膜装置
１１０‥‥インライン式真空成膜装置
１２０‥‥マルチチャンバ式真空成膜装置
１３０‥‥巻取式真空成膜装置

Claims

真空装置内にロール状プラスチックフィルムを巻き出す手段と、巻き出されたロール状プラスチックフィルムに薄膜を成膜する手段と、成膜されたロール状プラスチックフィルムを巻き取る手段と、を有する薄膜成膜装置において、前記薄膜を成膜する手段が、仕切板で仕切られ独立している複数の成膜室からなり、該複数の成膜室のうちの任意の成膜室と隣接する成膜室の圧力差が１００倍以上である状態を保てるものであることを特徴とする多層薄膜成膜装置。
上記請求項１記載の多層薄膜成膜装置の真空装置内にロール状プラスチックフィルムを巻き出す工程と、巻き出されたロール状プラスチックフィルムの少なくとも一方の面に薄膜を成膜する工程と、成膜されたロール状プラスチックフィルムを巻き取る工程と、を有する薄膜の製造方法において、前記薄膜を成膜する工程が、複数あり、該複数のうちの任意の成膜工程とその前後の成膜工程が仕切により区切られた複数の成膜室で成膜され、該複数のうちの任意の成膜室とそれに隣接する成膜室との圧力差が１００倍以上である状態を保てるものであることを特徴とする多層薄膜の製造方法。