JP2010185124A - Vapor deposition method and vapor deposition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸着方法及び蒸着装置に関し、特に、低コストで、基板フィルムと蒸着ドラムの密着性を高め、蒸着熱による基板フィルムのダメージを防止できる蒸着方法及び蒸着装置に関する。 The present invention relates to a vapor deposition method and a vapor deposition apparatus, and more particularly, to a vapor deposition method and a vapor deposition apparatus that can increase the adhesion between a substrate film and a vapor deposition drum and prevent damage to the substrate film due to vapor deposition heat at low cost.
従来より、酸化物膜等の薄膜の成膜装置として蒸着装置が広く使われている。また最近では、ホローカソード型プラズマガンや、圧力勾配型プラズマガン等のプラズマガンを備え、アーク放電により発生したプラズマ流を原料まで導いて原料を加熱したり、該プラズマ流の高い反応性を利用してイオンプレーティングを高速に行う蒸着装置が開発されている。
また、このような蒸着装置は、長尺状の被蒸着基板を、送出ロールから送出し、円筒状の蒸着ドラムに巻付け、巻取ロールにて巻取る基板搬送機構を有し、蒸着ドラム上を搬送されている基板の表面に蒸着製膜を施す態様を採っている。
Conventionally, a vapor deposition apparatus has been widely used as a film forming apparatus for a thin film such as an oxide film. Recently, plasma guns such as hollow cathode type plasma guns and pressure gradient type plasma guns have been provided, and the plasma flow generated by arc discharge is guided to the raw material to heat the raw material, or the high reactivity of the plasma flow is used. Therefore, a vapor deposition apparatus that performs ion plating at high speed has been developed.
In addition, such a vapor deposition apparatus has a substrate transport mechanism that feeds a long deposition target substrate from a delivery roll, winds it around a cylindrical deposition drum, and winds it up by a take-up roll. The mode which performs vapor deposition film formation on the surface of the board | substrate currently conveyed is taken.
しかしながら、基板がプラスチック等の可撓性の高いフィルムである場合、該フィルムが蒸着ドラム上を走行する際に、蒸着ドラムとの密着性が悪いと蒸着時の熱により変形しシワが発生し、成膜された蒸着膜の平面性が損なわれる問題があった。
この問題は、蒸着前にあらかじめ、基板フィルムを帯電させることにより、フィルムと蒸着ドラムとの密着性が向上し、解決することができる。
例えば、特許文献１には、基板フィルムに蒸着を行う前に、１ｋV以上の加速電圧で電子銃からの電子線によりフィルムを帯電させる技術が記載されている。
However, when the substrate is a highly flexible film such as plastic, when the film travels on the vapor deposition drum, if the adhesion with the vapor deposition drum is poor, the film is deformed by heat during vapor deposition and wrinkles occur. There was a problem that the flatness of the deposited vapor deposited film was impaired.
This problem can be solved by charging the substrate film in advance before vapor deposition to improve the adhesion between the film and the vapor deposition drum.
For example, Patent Document 1 describes a technique for charging a film with an electron beam from an electron gun at an acceleration voltage of 1 kV or higher before vapor deposition on a substrate film.
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、基板フィルムを帯電させるための電子銃を用いると、装置コストが高くなる。
本発明は、上記の従来の技術の問題点を克服し、低コストで、基板フィルムと蒸着ドラムの密着性を高め、蒸着熱による基板フィルムのダメージも防止できる蒸着方法及び蒸着装置を提供しようとするものである。
However, when an electron gun for charging the substrate film is used as in the technique described in Patent Document 1, the cost of the apparatus increases.
The present invention overcomes the above-mentioned problems of the prior art, and aims to provide a vapor deposition method and vapor deposition apparatus that can increase the adhesion between the substrate film and the vapor deposition drum at a low cost and prevent damage to the substrate film due to vapor deposition heat. To do.
本発明者らは、鋭意検討した結果、下記の構成を採ることにより、上記の従来の技術の問題点を克服できることを見出した。
即ち、本発明の構成は、以下の通りである。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the problems of the conventional techniques described above can be overcome by adopting the following configuration.
That is, the configuration of the present invention is as follows.
（１）ホローカソード型プラズマガンを使用して、蒸着ドラム上を搬送させているフィルム基板にプラズマアシスト蒸着を行う方法であって、フィルム基板に蒸着材料を蒸着させる前段に電子加速電極によりプラズマ中から電子を取出し、該電子でフィルム基板を帯電させることを特徴とする蒸着方法。
（２）電子加速電極に印加する加速電圧を制御してフィルム基板への帯電量を調整することを特徴とする前記（１）の蒸着方法。
（３）電子加速電極設置部分に、蒸着原料の蒸発粒子が飛翔しないように遮蔽することを特徴とする前記（１）の蒸着方法。
(1) A method of performing plasma-assisted vapor deposition on a film substrate transported on a vapor deposition drum using a hollow cathode type plasma gun, in which plasma is deposited by an electron acceleration electrode before vapor deposition material is vapor deposited on the film substrate. A vapor deposition method characterized in that electrons are taken out of the film and the film substrate is charged with the electrons.
(2) The vapor deposition method according to (1), wherein the amount of charge on the film substrate is adjusted by controlling the acceleration voltage applied to the electron acceleration electrode.
(3) The vapor deposition method according to (1), wherein the electron accelerating electrode installation portion is shielded so that the evaporated particles of the vapor deposition material do not fly.
（４）ホローカソード型プラズマガンを使用して、蒸着ドラム上を搬送させているフィルム基板にプラズマアシスト蒸着を行う装置であって、フィルム基板に蒸着材料を蒸着させる前段にプラズマ中から電子を取出し該電子でフィルム基板を帯電させるための電子加速電極を有することを特徴とする蒸着装置。
（５）プラズマアシスト蒸着を行うためのホローカソード型プラズマガンと、フィルム基板を搬送する蒸着ドラムと、フィルム基板に蒸着材料を蒸着させる前段にプラズマ中から電子を取出し該電子でフィルム基板を帯電させるための電子加速電極を有することを特徴とする蒸着装置。
（６）フィルム基板への帯電量を調整するために電子加速電極に加速電圧を印加する手段を有することを特徴とする前記（４）又は（５）の蒸着装置。
（７）電子加速電極設置部分に蒸着原料の蒸発粒子が飛翔しないようにするための遮蔽板を有することを特徴とする前記（４）〜（５）の蒸着装置。
(4) A device that performs plasma-assisted deposition on a film substrate transported on a deposition drum using a hollow cathode type plasma gun, and takes out electrons from the plasma before vapor deposition material is deposited on the film substrate. A vapor deposition apparatus comprising an electron acceleration electrode for charging the film substrate with the electrons.
(5) A hollow cathode type plasma gun for performing plasma-assisted deposition, a deposition drum for transporting the film substrate, and taking out electrons from the plasma before charging the deposition material on the film substrate, and charging the film substrate with the electrons. A vapor deposition apparatus comprising an electron accelerating electrode.
(6) The vapor deposition apparatus according to (4) or (5), further comprising means for applying an acceleration voltage to the electron acceleration electrode in order to adjust a charge amount to the film substrate.
(7) The vapor deposition apparatus according to any one of (4) to (5), further including a shielding plate for preventing the evaporation particles of the vapor deposition material from flying at a portion where the electron acceleration electrode is installed.
本発明は、フィルム基板に蒸着材料を蒸着させる前段で、電子加速電極によりプラズマ中から電子を取出し、該電子でフィルム基板を帯電させる構成を採ることにより、プラズマアシストに使うホローカソード型プラズマガンを蒸発粒子との反応性促進と共にフィルム基板の帯電用の電子源にも使用することができ、低コストで、基板フィルムと蒸着ドラムの密着性を高め、蒸着熱による基板フィルムのダメージも防止でき、その結果、高平滑の蒸着膜等を得ることができる。 The present invention provides a hollow cathode type plasma gun used for plasma assist by adopting a configuration in which electrons are taken out from plasma by an electron accelerating electrode and charged to the film substrate with the electrons before the deposition material is deposited on the film substrate. It can be used as an electron source for charging the film substrate as well as promoting reactivity with the evaporated particles, and at low cost, can improve the adhesion between the substrate film and the evaporation drum, and can prevent damage to the substrate film due to evaporation heat, As a result, a highly smooth deposited film or the like can be obtained.
本発明の実施の形態に沿って以下に詳細に説明する。
図１は本発明の蒸着装置の1例の概略説明図である。図１に示す蒸着装置１は、筐体内部に蒸着室１０１及び被蒸着基体収容室１０２を有し、筐体外部より蒸着室１０１に向けてプラズマを放出できるように設置したホローカソード型プラズマガン３を有し、蒸着室１０１内部に蒸着源４及びガス導入孔８を有し、被蒸着基体収容室１０２内部に蒸着ドラム５、基板送出ロール６及び基板巻取ロール７を有し、そして、蒸着ドラム５の近傍の、フィルム基板に蒸着材料を蒸着させる前段に、プラズマ中から電子を取出し該電子でフィルム基板を帯電させるための電子加速電極２を有する。
蒸着室１０１と被蒸着基体収容室１０２は、蒸着成分が、被蒸着基体収容室１０２内部に入り込まないように仕切１１で仕切られている。
蒸着ドラム５は、その一部分上で基体９に蒸着膜を成膜できるように、当該一部分が蒸着室１０１の内部に位置するように配置されている。
This will be described in detail below along the embodiment of the present invention.
FIG. 1 is a schematic explanatory view of an example of the vapor deposition apparatus of the present invention. A vapor deposition apparatus 1 shown in FIG. 1 has a
The
The
電子加速電極２として金属等の導電性物質からなるメッシュ状の材料を用いることができ、これにより、低コストで装置を構成することができる。そして、電圧供給部Ｘにより、該電子加速電極２に＋電位を印加する。
プラズマガン３にＡｒ等の不活性ガスを送気しながらプラズマガン３より不活性ガスのプラズマを放出させる。
プラズマガン３より放出されたプラズマは蒸着室１０１内でプラズマ領域１０４を形成する。
電子加速電極２は、プラズマに対して＋電位を有することにより、プラズマガン３から放出されたプラズマから電子を誘引、分流加速し、フィルム基板に蒸着原材料を蒸着させる前段部分へ入射させ、フィルム基板を−電位に帯電させる。
また、電子加速電極２に印加する加速電圧を制御することで、フィルム基板の帯電量を制御することができる。
また、遮蔽板２１を有することにより、電子加速電極設置部分に蒸着原料の蒸発粒子が飛翔しないようにすることができる。
A mesh-like material made of a conductive substance such as metal can be used as the
An inert gas plasma is emitted from the plasma gun 3 while supplying an inert gas such as Ar to the plasma gun 3.
The plasma emitted from the plasma gun 3 forms a
The
Further, by controlling the acceleration voltage applied to the
Moreover, by having the
蒸発源４から蒸発した蒸着原料粒子は、前記プラズマ領域１０４を通過する際に該プラズマにより活性化、反応性促進される。
また、ガス導入孔８からＯ２やＮ２などの反応性ガスを導入することにより、酸化物膜や窒化物膜を形成することができる。
なお、蒸発源４から蒸着原料を蒸発させる際の加熱方式としては、特に限定されず、抵抗加熱方式、電子ビーム加熱方式、誘導加熱方式等の公知公用の方式を始めとし、様々な加熱方式を採ることができる。
The vapor deposition raw material particles evaporated from the evaporation source 4 are activated and promoted by the plasma when passing through the
In addition, an oxide film or a nitride film can be formed by introducing a reactive gas such as O 2 or N 2 from the
The heating method for evaporating the deposition material from the evaporation source 4 is not particularly limited, and various heating methods such as a resistance heating method, an electron beam heating method, an induction heating method, and the like can be used. Can be taken.
以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、ここに示す内容は本発明の精神から逸脱しない範囲で変更し得るものであり、下記の実施例に制限されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The contents shown here can be changed without departing from the spirit of the present invention, and should not be limited to the following examples.
〔実施例〕
図１に示す装置を用いた。詳細には、蒸着室１０１内部が幅１ｍ、奥行１ｍ、高さ０．９ｍで、ホローカソード型プラズマガン３のプラズマ出射孔径が４０ｍｍ、蒸着源４と蒸着ドラム５との距離を０．５ｍとし、電子加速電極としてＳＵＳ３１６製の５メッシュの部材を用い、電子加速電極２に印加する加速電圧は蒸着室１０１に対して１ｋＶとし、基体として厚さ５μｍのポリエステルフィルムを１００ｍ／ｍｉｎ.の速度で搬送し、蒸着源の蒸着原料はＡｌとし、蒸着原料を誘導加熱方式で１３５０℃に加熱して蒸発させた。
プラズマガンにＡｒを２００ｓｃｃｍで流し、ガス導入孔８からはＯ2ガスを７０００ｓｃｃｍで流しながら、プラズマガンに２００Ａの電流を流してプラズマ照射して、蒸着膜が５０ｎｍの厚みとなるように蒸着した。蒸着ドラムは、＋１００Ｖの電位に保ち、帯電したフィルムをドラムに密着するようにした。
得られた酸化アルミニウム膜は透明で、ＳＥＭ画像の肉眼観察において緻密であることが確認された。また、フィルムへの熱ダメージも見られなかった。
〔Example〕
The apparatus shown in FIG. 1 was used. Specifically, the inside of the
Ar was passed through the plasma gun at 200 sccm, O 2 gas was passed through the
The obtained aluminum oxide film was transparent, and it was confirmed that the SEM image was dense in the naked eye. In addition, no thermal damage to the film was observed.
〔比較例〕
電子加速電極２に電圧を印加しなかった以外は実施例と同様の処理を行ったところ、ポリエステルフィルムは熱変形してシワが発生した。そのため、蒸着膜は平面性が損なわれて製品として使うことができなかった。
[Comparative Example]
Except that no voltage was applied to the
１ 蒸着装置
２ 電子加速電極
３ ホローカソード型プラズマガン
４ 蒸着源
５ 蒸着ドラム
６ 基板送出ロール
７ 基板巻取ロール
８ ガス導入孔
９ 基板
１１ 仕切
２１ 遮蔽板
１０１ 蒸着室
１０２ 被蒸着基体収容室
１０４ プラズマ領域
Ｘ 電圧供給部
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