JP5504720B2 - Deposition equipment - Google Patents
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Description
本発明は、基材上に薄膜積層体を製造する装置に関するものである。また、この装置を用いて作製された酸素、水蒸気バリア性積層体及びこれを用いたガスバリア性フィルタや、光学フィルタ、光学機能性フィルタ等の光学部材に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for producing a thin film laminate on a substrate. The present invention also relates to an oxygen and water vapor barrier laminate produced using this apparatus, a gas barrier filter using the same, and an optical member such as an optical filter and an optical functional filter.
近年、次世代のFPDとして期待される電子ペーパー、有機EL、また広範囲での普及が進んでいるLCDに関し、これらFPDのフレキシブル化を達成するため、もしくは軽量化、コストダウン、ガラス基板の割れ等製造時のスループット向上のため、ガラス基板をプラスチックフィルムに置き換えたいという要求が高まっている。また、有機ELでは、蛍光灯に替わる代替照明方法としても注目されており、この場合、軽量化、安全確保などの理由からプラスチックフィルムを用いることが求められている。一方、FPDのフレキシブル化とは別に、太陽電池のバックシートなどの産業資材も軽量化や、薄型化、破損防止などの観点から、フィルムが採用されるケースが多くなっている。 In recent years, with regard to electronic paper, organic EL, and LCDs that are widely used as next-generation FPDs, in order to achieve flexibility in these FPDs, or to reduce weight, reduce costs, break glass substrates, etc. There is an increasing demand to replace the glass substrate with a plastic film in order to improve throughput during production. Organic EL is also attracting attention as an alternative illumination method to replace fluorescent lamps. In this case, it is required to use a plastic film for reasons such as weight saving and ensuring safety. On the other hand, apart from making FPD flexible, industrial materials such as solar cell backsheets are often used from the viewpoints of weight reduction, thickness reduction, damage prevention, and the like.
ガラス基板は環境由来の酸素や水蒸気による内部素子の劣化を抑制するため必要とされるガスバリア性が備わっている。しかし、軟包装材料用のガスバリアフィルムはそのバリアレベルには達しておらず、プラスチックフィルムが適用され得る太陽電池バックシートなどの産業資材は食品包材用バリアフィルムの数倍以上、電子ペーパー、有機ELなどディスプレイ用封止フィルムでは10−2g/m2/day以下の水蒸気バリア性が必要とも言われている。また、太陽電池も薄膜太陽電池は1g/m2/day以下の水蒸気バリア性、薄膜の種類によっては更に高いバリア性を求められる場合もある。 The glass substrate has a gas barrier property required to suppress deterioration of internal elements due to oxygen and water vapor derived from the environment. However, gas barrier films for flexible packaging materials have not reached the barrier level, and industrial materials such as solar battery back sheets to which plastic films can be applied are several times more than barrier films for food packaging materials, electronic paper, organic It is said that a water vapor barrier property of 10 −2 g / m 2 / day or less is necessary for a display sealing film such as EL. Moreover, a solar cell and a thin film solar cell may be required to have a water vapor barrier property of 1 g / m 2 / day or less and a higher barrier property depending on the type of the thin film.
このような高いガスバリア性を有するプラスチックフィルムを実現するために、誘導加熱法、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法などの物理成膜法(PVD法)は、大面積化やロール・ツー・ロールへの展開が容易であることから、これらの方式を用いて、高いガスバリア性の発現が期待できるものとして検討されている。しかしながら、PVD法は、大きく分けて誘導加熱法、抵抗加熱法、電子ビーム蒸着法などの蒸着法とスパッタリング法に分けられるが、蒸着法は、成膜速度は速いが緻密でガスバリア性の高い膜を得ることが困難な手法であり、一方スパッタリング法は、成膜速度は遅いが緻密でガスバリア性の高い膜を得ることが可能である。このため、一般的に軟包装材料用のガスバリアフィルムは蒸着法を用いる場合が多く、スパッタリング法を用いた大面積成膜は精密な膜厚コントロールを求められる光学膜用途に用いられることが多く、m2当たりの価格は蒸着法に比較して高くなる。 In order to realize a plastic film having such a high gas barrier property, physical film formation methods (PVD methods) such as induction heating method, resistance heating method, electron beam vapor deposition method, sputtering method, etc., are required to increase the area and roll to two.・ Because it can be easily developed on rolls, it is being considered that high gas barrier properties can be expected using these methods. However, the PVD method is roughly divided into an evaporation method such as an induction heating method, a resistance heating method, and an electron beam evaporation method, and a sputtering method. The evaporation method is a dense film having a high gas barrier property although the film formation speed is high. On the other hand, the sputtering method has a slow film formation speed, but it is possible to obtain a dense film having a high gas barrier property. For this reason, in general, gas barrier films for flexible packaging materials often use vapor deposition, and large-area film formation using sputtering is often used for optical film applications that require precise film thickness control. The price per m 2 is higher than the vapor deposition method.
この生産性とガスバリア性が両立しない問題について、生産性は蒸着法とスパッタリング法の中間を、またガスバリア性に関しても蒸着法とスパッタリング法の中間をとる手段として圧力勾配型のプラズマガンを材料蒸発方法として用いた蒸着法が考案されている(特許文献1)。この手法は、プラズマガンより発せられるプラズマを磁場を用いて収束するなどして、材料へ誘導し、材料を加熱し、蒸発させるとともに、蒸発中の原子、分子がプラズマガンより発せられるプラズマを通過することにより、活性化し、蒸発時より高い運動エネルギーを持って基材に入射することにより、通常の蒸着法より緻密な膜を得ることが可能な方法である。 Regarding the problem of incompatibility between the productivity and the gas barrier property, a pressure gradient type plasma gun is used as a material evaporation method as a means of taking the productivity between the vapor deposition method and the sputtering method and the gas barrier property between the vapor deposition method and the sputtering method. The vapor deposition method used as the above has been devised (Patent Document 1). In this method, the plasma emitted from the plasma gun is focused to the material using a magnetic field, etc., and the material is heated and evaporated. At the same time, the atoms and molecules being evaporated pass through the plasma emitted from the plasma gun. In this way, it is activated and can enter a substrate with a higher kinetic energy than that during evaporation, whereby a denser film can be obtained than a normal vapor deposition method.
しかしながら、この手法では材料の蒸発とプラズマによる活性化が同時に行えるため煩雑さは少なく、装置コスト的に有利である反面、材料の蒸発速度とプラズマ密度とが一義的に決定してしまい、材料の蒸発速度と活性化するためのプラズマ密度を自由に決定できないという問題点があった。このため、成膜速度に対するガスバリア性が自由に設定することが困難であるという問題があった。 However, this method is less complicated because the material can be evaporated and activated by plasma at the same time, and it is advantageous in terms of apparatus cost. On the other hand, the material evaporation rate and the plasma density are uniquely determined. There is a problem that the evaporation rate and the plasma density for activation cannot be determined freely. For this reason, there is a problem that it is difficult to freely set the gas barrier property with respect to the film formation rate.
本発明は、上記の問題点に鑑み、材料の蒸発速度とプラズマ密度を自由に設定し、成膜速度に対するガスバリア性を自由に設定出来、酸素バリア性および水蒸気バリア性に優れた、透明、もしくは半透明なガスバリア性積層体を生産することを可能とする成膜装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention can freely set the evaporation rate and plasma density of the material, can freely set the gas barrier property with respect to the film formation rate, and has excellent oxygen barrier property and water vapor barrier property, or is transparent. Provided is a film forming apparatus capable of producing a translucent gas barrier laminate.
上記の課題を解決するための手段として、請求項1に記載の発明は、フィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送する搬送手段と、前記フィルム基材へ蒸着材料を蒸着させる蒸着手段とを具備する成膜装置であって、前記蒸着手段が、前記蒸着材料を蒸発させる手段と、蒸発した前記蒸着材料をプラズマにより活性化させる手段とを有し、前記蒸着材料を蒸発させる手段が、電子ビーム加熱であり、前記電子ビーム加熱に用いる電子ビームが直進電子ビームであり、蒸発した前記蒸着材料をプラズマにより活性化させる手段が、ホロカソード放電であることを特徴とする成膜装置である。
As means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is characterized in that a transport means for transporting the film base material in a roll-to-roll manner and a vapor deposition means for vapor-depositing a vapor deposition material on the film base material. a film forming apparatus comprising the deposition means, and means for evaporating the deposition material, the evaporated the vapor deposition material have a means for activating the plasma, a means for evaporating the deposition material, electronic The film forming apparatus is characterized by beam heating, wherein the electron beam used for the electron beam heating is a straight electron beam, and the means for activating the evaporated deposition material with plasma is a holocathode discharge .
また、請求項2に記載の発明は、前記蒸着手段が、蒸発した前記蒸着材料を電界により加速して前記フィルム基材に蒸着させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の成膜装置である。 The invention described in claim 2 is characterized in that the vapor deposition means includes means for accelerating the evaporated vapor deposition material by an electric field and depositing it on the film substrate. Device.
また、請求項3に記載の発明は、前記ホロカソード放電に用いられるホロカソードとアノードにおいて、前記アノードが前記ホロカソードの周囲に設置されることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置である。
The invention described in Claim 3 is the hollow cathode and the anode to be used in the hollow cathode discharge, the anode is a film-forming apparatus according to claim 1, characterized in that it is placed around the hollow cathode.
また、請求項4に記載の発明は、前記ホロカソード放電に用いられるホロカソードとアノードにおいて、前記アノードが前記蒸着材料を挟んで前記ホロカソードと向かい合う位置に設置されることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置である。
The invention according to claim 4, wherein the hollow cathode and the anode to be used in the hollow cathode discharge, according to claim 1, wherein the anode is characterized in that it is installed at a position facing the said hollow cathode across the deposition material The film forming apparatus.
また、請求項5に記載の発明は、前記ホロカソード放電に用いられるホロカソードとアノードにおいて、前記アノードが前記ホロカソードの周囲と、前記蒸着材料を挟んで前記ホロカソードと向かい合う位置とに、それぞれ設置されることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the holocathode and the anode used for the holocathode discharge, the anode is installed around the holocathode and at a position facing the holocathode with the vapor deposition material interposed therebetween. The film forming apparatus according to claim 1 .
本発明によれば、蒸着法において、材料の蒸発速度とプラズマ密度を独立して自由に設定し、成膜速度に対するガスバリア性を自由に設定出来、酸素バリア性および水蒸気バリア性に優れた、透明、もしくは半透明なガスバリア性積層体を生産することを可能とする成膜装置の提供と、ガスバリア性積層体およびそれを用いた光学部材を提供することができる。 According to the present invention, in the vapor deposition method, the evaporation rate of the material and the plasma density can be freely set independently, the gas barrier property with respect to the film forming rate can be freely set, and the oxygen barrier property and the water vapor barrier property are excellent. Alternatively, it is possible to provide a film forming apparatus capable of producing a translucent gas barrier laminate, and provide a gas barrier laminate and an optical member using the same.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の成膜装置の一実施形態を示した模式図である。成膜装置30には、成膜室10および巻き取り室11があり、成膜装置内にフィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送する搬送手段を具備している。フィルム基材をロール・ツー・ロールで搬送する手段は、巻き出しローラー12と巻き取りローラー13とメインローラー14とからなる。フィルム基材27は、巻き出しローラー12から巻き出され、メインローラー14を介し、巻き取りローラー13に巻き取られる。この際、メインローラー14にて、フィルム基材27へ蒸着材料16を蒸着させ蒸着膜を成膜する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a film forming apparatus of the present invention. The
フィルム基材27は、特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。例えばポリオレフィン系(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステル系(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリアミド系(ナイロン−6、ナイロン−66等)、ポリスチレン、エチレンビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエーテルスルホン、アクリル、セルロース系(トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース等)などが挙げられるが特に限定されない。実際的には、用途や要求物性により適宜選定をすることが望ましく、限定をする例ではないが医療用品、薬品、食品等の包装には、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロンなどがコスト的に用いやすく、電子部材、光学部材等の極端に水分を嫌う内容物を保護する包装には、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド類、ポリエーテルスルホンなどのそれ自体も高いガスバリア性を有する基材を用いることが望ましい。また、基材フィルム厚みは限定するものではないが、用途に応じて、6μmから200μm程度が使用しやすい。
The
また、本発明の成膜装置は、フィルム基材27へ蒸着材料16を蒸着させるために蒸着材料16を蒸発させる手段を具備している。材料充填型抵抗加熱式坩堝15に蒸着材料16を充填し加熱することで、蒸着材料16を蒸発させる。また、材料充填抵抗加熱式坩堝15には、材料充填型抵抗加熱式坩堝15を加熱するための抵抗加熱用直流電源20が接続されている。
In addition, the film forming apparatus of the present invention includes means for evaporating the
蒸着材料16は、特に限定されるものではなく公知のものを使用することができる。例えば、酸化マグネシウム(MgO)、インジウム−スズ酸化物(ITO)や酸化珪素化合物である一酸化珪素(SiO)や二酸化珪素(SiO2)、またはこれらの混合物が挙げられるが、これらに限定されない。また、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)などの金属材料でも良い。特に、本発明の蒸着材料16は透明性と酸素と水蒸気の遮断性が特に優れている酸化珪素化合物、窒化珪素化合物、酸窒化珪素化合物、酸化アルミニウムや、アルミニウム、シリコンの反応性蒸着であることが好ましい。
The
反応性蒸着を行いたい場合はガスパイプ23から反応性ガスを流すことも可能であり、金属材料を蒸着材料16として用いる場合に酸化、窒化を行うことが可能である。また、セラミック材料を蒸着材料16として用いる場合の透明度制御を図ることも可能である。
When reactive vapor deposition is desired, a reactive gas can be allowed to flow from the
材料充填型抵抗加熱式坩堝15は、蒸着材料16を充填するが、金属のワイヤーフィードタイプを抵抗加熱する方式であっても問題ない。この場合、蒸着材料16の種類はワイヤー化出来る材料が限られるが、必要に応じて用いることに差し支えはない。
The material filling type
また、本発明の成膜装置は、フィルム基材27へ蒸着材料16を蒸着させるために蒸発した蒸着材料16をプラズマ29により活性化させる手段を具備している。蒸発した蒸着材料16は、蒸発粒子28としてメインローラー14に抱かれたフィルム基材27上に入射される。このとき、蒸発粒子28がフィルム基材27上へ入射される前にプラズマ29を通過することで、蒸発粒子28が活性化される。
Further, the film forming apparatus of the present invention includes means for activating the evaporated
蒸発粒子28を活性化させるプラズマ29の発生源として、ホロカソード放電を用いたホロカソードガン17が設置されており、アノードとして内部電極18、または外部電極19が設置されている。また、ホロカソードガン17には、ホロカソード放電発生用のホロカソード放電用直流電源21が接続されている。
A
ホロカソード放電とは、円筒状のホロカソード内にて、シース電圧により加速された電子が、ホロカソード内を移動し、ホロカソードのシース電圧により逆に減速するが、この減速した電子は、再度シース電圧により加速され、ホロカソード内を移動することにより、電離が繰り返され、発生する高密度プラズマを指す。ホロカソードよりガスを導入する方式は、成膜室10とホロカソード内との間に圧力勾配が発生し、高密度のプラズマを成膜室10側に積極的に引き出すことが可能となる。
In the holocathode discharge, the electrons accelerated by the sheath voltage in the cylindrical holocathode move in the holocathode and decelerate by the sheath voltage of the holocathode. The decelerated electrons are accelerated by the sheath voltage again. The ionization is repeated by moving in the holocathode, and indicates high density plasma generated. In the system in which gas is introduced from the holocathode, a pressure gradient is generated between the
内部電極18は、ホロカソードに対するアノードであり、ホロカソードガン17の内部に設置され、ホロカソードガン17の内部でホロカソード放電を発生させる仕組となっている。
The
図2は、本発明のホロカソードガン17の一実施形態を示した断面図である。ホロカソードガン17は、ホロカソード31とホロカソード31の周囲に位置するアノード32からなり、このホロカソード31の内部で高密度プラズマが発生する。なお、内部電極18はアノード32に相当する。
FIG. 2 is a sectional view showing an embodiment of the
内部電極18をアノードとして用いる場合、例えばArガスを用いてホロカソード17より発生するプラズマは両極性拡散するため蒸着空間全体へとプラズマが広がる。この場合、比較的高い密度のプラズマが成膜室10全体へと拡散し、イオン化を含む蒸発粒子28の活性化が促され、イオン化された蒸着粒子28と、Arイオンがフィルム基材27へプラズマシースの電界加速を得て入射する。
When the
本願発明の内部電極18の位置は、図1および2のようにホロカソードガン17の内部において、ホロカソードの周囲に位置するように設置するが、ホロカソード17より発生するプラズマが蒸着空間全体へ広がり、比較的高い密度のプラズマを均一に広げることができれば、図1および2のような実施形態に限定されない。例えば、ホロカソードガン17から内部電極18を独立させて、ホロカソードガン17の周辺に設置してもよい。
The position of the
また、内部電極18が、蒸着材料16により汚染されると、放電が不安定になるため、汚染され辛いようにカバーを設けるなどの構造があってもよい。
Moreover, since the discharge becomes unstable when the
一方、外部電極19は、内部電極18と同様、ホロカソードに対するアノードであり、ホロカソードガン17の外部に位置すればよいが、図1のように蒸着材料16を挟んでホロカソードガン17と向かい合う位置に設置されることが好ましい。なお、ホロカソードと外部電極19の位置関係は、プラズマ29の発生する領域と蒸発粒子28の存在する領域とが重複するような位置に設置すればよく、図1のような位置関係に限定されない。
On the other hand, the
外部電極19は、蒸着材料16が絶縁性の材料であった場合、蒸着中に蒸着材料16によって汚染され、汚染が過度に進むと電子が流れなくなるため、アーキング、または放電持続不能といった問題が発生する。このため、蒸着材料16が絶縁性の材料である場合は、汚染しないように防着板を配置するなどの工夫が必要である。
When the
外部電極19をアノードとして用いる場合、図1のようにプラズマ29は直線的に発生し、蒸着空間で局所的に高密度のプラズマが発生する状態となる。蒸発直後の粒子がホロカソードガン17と外部電極18との間で発生している高密プラズマを通過することにより、激しく活性化が促され、蒸発粒子28が運動エネルギーを得るだけでなく、電離してイオン化し、Arイオンも含めてフィルム基材27へプラズマシースの電界加速を得て入射する。従って、外部電極19は、プラズマ29の発生する領域と蒸発粒子28の存在する領域とが重複するような位置に設置することが好ましい。
When the
ホロカソードガン17より発生したプラズマ29を内部電極18により成膜室10全体へと広げるか、あるいは外部電極19により成膜室10に局所的に高密度化させるかは、スイッチ24およびスイッチ26で切り替えることで可能となる。プラズマ29を成膜室10全体へと広げるか、あるいは成膜室10に局所的に高密度化させるかは、蒸着材料16の種類、形状や、フィルム27に成膜される膜の幅方向均一性の要求レベルなどによって決まり、それに応じて適宜選択することができる。
Whether the
本発明の実施形態では、1つのホロカソードに対して、内部電極18および外部電極19の2つのアノードを設置しているが、用途に応じて1つのホロカソードに対して、内部電極18または外部電極19の1つのアノードを設置してもよい。
In the embodiment of the present invention, two anodes of the
また、ホロカソードガン17は、フィルム基材27の幅方向の大きさによって成膜装置内に複数設置してもよく、アノードとして外部電極19を用いる場合、ホロカソードガン17の数に応じて複数設置してもよい。
Further, a plurality of
プラズマ29の放電条件は、1つのホロカソードにつき数A〜数百Aと電流値が高いほどプラズマ密度が高く好ましい。しかし、ホロカソードガン17に導入するガスの流量が多く、またはガスパイプ23より導入するガスの流量が多い場合、成膜室10を排気するポンプの排気能力にもよるが、成膜室10の気圧が高くなり、蒸発粒子28の平均自由工程が短くなりすぎる場合がある。こういった場合、活性化させたい蒸発粒子28は逆に運動エネルギーを失い、成膜される膜の膜密度や密着力が低下してしまう。このため、ホロカソードの放電条件は、ホロカソードに導入するガスの種類、ガスパイプ23から導入するガスの種類、蒸着材料16の種類を鑑み、決定する必要がある。
The discharge condition of the
また、本発明の成膜装置は、蒸発粒子28を電界により加速してフィルム基材27に入射する手段を具備している。メインローラー14に電界加速用電源22を接続し、蒸着材料16より蒸発した蒸発粒子28を電界により加速し、高い運動エネルギーを持ってフィルム基材27に入射させることができる。
Further, the film forming apparatus of the present invention includes means for accelerating the vaporized
電界加速用電源22は、直流電源、直流パルス電源、交流電源のいずれであってもよいが、直流パルス電源、交流電源を用いる場合、成膜速度と合わせて適宜周波数を決定する必要がある。
The electric field
電界加速用電源22の印加条件は、メインローラー14に電圧を印加するため、巻き取り室11側で放電が起きない程度の印加電圧であること、また成膜される蒸着材料16が著しく逆スパッタされない程度であれば、特に制限はされない。
The application condition of the electric field
本発明の成膜装置は、蒸発粒子28、またプラズマ29中のArイオンを電界により加速してフィルム基材27に入射する手段を、蒸発粒子28をプラズマ29により活性化させる手段と共に用いることで、プラズマ29によって活性化された蒸発粒子28を電界加速し、高い運動エネルギーを持ってフィルムに入射させることができるので、より緻密な膜を成膜可能となる。
The film forming apparatus of the present invention uses a means for accelerating Ar ions in the vaporized
また、本発明の成膜装置は、材料充填型抵抗加熱式坩堝15による抵抗加熱式の代わりに電子ビーム銃25による電子ビーム加熱を用いることが可能である。この場合、材料充填用抵抗加熱式坩堝15は接地電極とする。
Further, the film forming apparatus of the present invention can use electron beam heating by the
図1では、材料充填用抵抗加熱式坩堝15、電子ビーム銃25を設置しているが、本発明の蒸着材料を蒸発させる手段は、誘導加熱法であってもよい。また、電子ビーム加熱、誘導加熱、抵抗加熱の何れかの手段を複数用いてもよい。
In FIG. 1, the
電子ビーム加熱の場合、電子ビーム銃の種類としては、直進電子ビーム銃、偏向電子ビーム銃などが挙げられるが、本発明では、直進電子ビーム銃を用いることが特に好ましい。 In the case of electron beam heating, examples of the electron beam gun include a straight electron beam gun and a deflected electron beam gun. In the present invention, it is particularly preferable to use a straight electron beam gun.
ここでの直進電子ビーム銃の定義は、電子の発生方法や収束方法に関わらず、銃より発生した電子ビームを、成膜空間に直交磁界を用意することで進行方向を制御する偏向電子ビーム銃との対比であり、直進電子ビーム銃を用いる利点は、蒸着材料16に電子ビームをあてるために、成膜空間に電子ビームの進行方向を曲げるための直交磁界を用いないことにあり、このため、ホロカソードガンから発せられるプラズマとの干渉が発生しない。偏向電子ビーム銃などは、電子を蒸発材料16に当てるために成膜空間に積極的に直交磁界を用いるため、成膜室内の空間に磁場が発生し、ホロカソードガンから噴出する電子の拡散、進行を邪魔する場合があり、このため偏向電子ビームの取り付け位置と、ホロカソードガンの取り付け位置を、干渉が起きないように配置する必要があり、限定的な配置であることや、取り付けの複雑さ、煩雑さを要求される。直進電子ビーム銃を用いる場合、図1に示すように蒸着材料16に直線的に電子ビームが当たるように予めある程度の角度や位置を設定し、成膜装置に据え付ける必要がある。更に、電子ビーム銃自体は、ピアース式平面陰極形電子銃、円形断面収束形電子銃などが挙げられるが、これに限られるものではない。
The definition of the straight electron beam gun here is a deflected electron beam gun that controls the direction of travel of the electron beam generated from the gun by preparing an orthogonal magnetic field in the deposition space, regardless of the method of electron generation or convergence. The advantage of using the straight electron beam gun is that an orthogonal magnetic field for bending the traveling direction of the electron beam is not used in the deposition space in order to apply the electron beam to the
なお、誘導加熱法や偏向電子ビーム銃を用いる場合、ホロカソードガン17から発生するプラズマ自体との干渉が発生する場合があるので、干渉の発生しないような配置でホロカソードガン17を設置する必要がある。このため、抵抗加熱法を用いるか、直進電子ビーム銃による電子ビーム加熱法がより蒸発法としては扱いやすい。また、ホロカソードガン17、外部電極19に収束磁場などの磁場を設ける場合、電子ビーム法は偏向であっても、直進であっても干渉が発生する可能性があるため、こういった場合は抵抗加熱法がより扱いやすくなる。
When an induction heating method or a deflected electron beam gun is used, interference with the plasma itself generated from the
また、本発明の成膜装置で成膜されたガスバリア性積層体は、水蒸気透過度が1g/m2/day以上であることが好ましい。本発明の成膜装置は、材料の蒸発速度とプラズマ密度を自由に設定し、成膜速度に対するガスバリア性を自由に設定することができるので、水蒸気透過度を特定の範囲にすることで、水蒸気バリア性に優れたガスバリア性積層体を作製することができる。 The gas barrier laminate formed by the film forming apparatus of the present invention preferably has a water vapor permeability of 1 g / m 2 / day or more. The film forming apparatus of the present invention can freely set the evaporation rate of the material and the plasma density, and can freely set the gas barrier property with respect to the film forming speed. A gas barrier laminate having excellent barrier properties can be produced.
さらに、本発明の成膜装置で成膜されたガスバリア性積層体は、酸素透過度が1cc/m2/day以上であることが好ましい。本発明の成膜装置は、材料の蒸発速度とプラズマ密度を自由に設定し、成膜速度に対するガスバリア性を自由に設定することができるので、水蒸気透過度と同様、酸素透過度を特定の範囲にすることで、酸素バリア性に優れたガスバリア性積層体を作製することができる。 Furthermore, the gas barrier laminate formed by the film forming apparatus of the present invention preferably has an oxygen permeability of 1 cc / m 2 / day or more. The film forming apparatus of the present invention can freely set the evaporation rate of the material and the plasma density, and can freely set the gas barrier property with respect to the film forming rate. Thus, a gas barrier laminate excellent in oxygen barrier property can be produced.
以下に、本発明の具体的な実施例を示す。 Specific examples of the present invention are shown below.
<実施例1>
図1に示す成膜装置を用いて、材料充填型抵抗加熱式坩堝15にアルミニウムを詰め、抵抗加熱法により100nm/secの成膜速度で蒸発させ、ガスパイプ23より酸素ガスを導入し、反応性蒸着により酸化アルミニウム薄膜を巻き出しローラー12から巻き取りローラー13に向かって12μm厚のPETフィルムを流し、物理膜厚20nmを成膜した。この際、ホロカソードガン17にアルゴンを200sccm流し、対向電極18との間にホロカソード放電用直流電源21との間に50V、60Aの放電を発生させた。
<Example 1>
Using the film forming apparatus shown in FIG. 1, the material-filled
<実施例2>
図1に示す成膜装置を用いて、材料充填型抵抗加熱式坩堝15にアルミニウムを詰め、抵抗加熱法により100nm/secの成膜速度で蒸発させ、ガスパイプ23より酸素ガスを導入し、反応性蒸着により酸化アルミニウム薄膜を巻き出しローラー12から巻き取りローラー13に向かって12μm厚のPETフィルムを流し、物理膜厚20nmを成膜した。この際、ホロカソードガン17にアルゴンを200sccm流し、対向電極18との間にホロカソード放電用直流電源21との間に70V、120Aの放電を発生させた。
<Example 2>
Using the film forming apparatus shown in FIG. 1, the material-filled
<実施例3>
図1に示す成膜装置を用いて、材料充填型抵抗加熱式坩堝15にアルミニウムを詰め、抵抗加熱法により100nm/secの成膜速度で蒸発させ、ガスパイプ23より酸素ガスを導入し、反応性蒸着により酸化アルミニウム薄膜を巻き出しローラー12から巻き取りローラー13に向かって12μm厚のPETフィルムを流し、物理膜厚20nmを成膜した。この際、ホロカソードガン17にアルゴンを200sccm流し、対向電極18との間にホロカソード放電用直流電源21との間に50V、60Aの放電を発生させ、電界加速電源には50kHzの交流電源を用い、600Wを印加した。
<Example 3>
Using the film forming apparatus shown in FIG. 1, the material-filled
<実施例4>
図1に示す成膜装置を用いて、材料充填型抵抗加熱式坩堝15にアルミニウムを詰め、抵抗加熱法により100nm/secの成膜速度で蒸発させ、ガスパイプ23より酸素ガスを導入し、反応性蒸着により酸化アルミニウム薄膜を巻き出しローラー12から巻き取りローラー13に向かって12μm厚のPETフィルムを流し、物理膜厚20nmを成膜した。この際、ホロカソードガン17にアルゴンを200sccm流し、対向電極18との間にホロカソード放電用直流電源21との間に70V、120Aの放電を発生させ、電界加速電源には50kHzの交流電源を用い、600Wを印加した。
<Example 4>
Using the film forming apparatus shown in FIG. 1, the material-filled
<比較例1>
図1に示す成膜装置を用いて、材料充填型抵抗加熱式坩堝15にアルミニウムを詰め、抵抗加熱法により100nm/secの成膜速度で蒸発させ、ガスパイプ23より酸素ガスを導入し、反応性蒸着により酸化アルミニウム薄膜を巻き出しローラー12から巻き取りローラー13に向かって12μm厚のPETフィルムを流し、物理膜厚20nmを成膜した。
<Comparative Example 1>
Using the film forming apparatus shown in FIG. 1, the material-filled
作成したサンプルについて、水蒸気透過度及び酸素透過度を以下の方法で測定した。 About the created sample, water vapor permeability and oxygen permeability were measured by the following methods.
(評価方法)
水蒸気透過度をMOCON法により測定した。用いた測定器はMOCON PERMATRAN3/33により、40℃、90%Rhにて測定し、酸素透過度はMOCON OX−TRAN2/20により、23℃、0%Rhにて測定した。
(Evaluation method)
The water vapor permeability was measured by the MOCON method. The measuring instrument used was measured by MOCON PERMATRAN 3/33 at 40 ° C. and 90% Rh, and the oxygen permeability was measured by MOCON OX-TRAN 2/20 at 23 ° C. and 0% Rh.
表1に実施例1、実施例2、実施例3、実施例4、比較例1で作成したサンプルの水蒸気透過度と酸素透過度を示す。 Table 1 shows the water vapor permeability and oxygen permeability of the samples prepared in Example 1, Example 2, Example 3, Example 4, and Comparative Example 1.
表1の結果より、本発明の成膜装置を用いた場合、100nm/secという高速成膜にて、高い水蒸気バリア性と酸素バリア性を示す結果が得られ、電界加速によるガスバリアが向上する結果が得られた。 From the results of Table 1, when the film forming apparatus of the present invention is used, a result showing high water vapor barrier properties and oxygen barrier properties is obtained at high speed film formation of 100 nm / sec, and the gas barrier is improved by electric field acceleration. was gotten.
本発明の成膜装置は、酸素及び水蒸気バリア性積層体を製造する装置であり、製造された酸素及び水蒸気バリア性積層体は、バリア部材の他に、光学フィルム、光学機能性フィルタ等の光学部材等にも利用される。 The film forming apparatus of the present invention is an apparatus for producing an oxygen and water vapor barrier laminate, and the produced oxygen and water vapor barrier laminate is an optical film, an optical functional filter or the like in addition to the barrier member. It is also used for members.
10・・・成膜室
11・・・巻き取り室
12・・・巻き出しローラー
13・・・巻き取りローラー
14・・・メインローラー
15・・・材料充填型抵抗加熱式坩堝
16・・・蒸着材料
17・・・ホロカソードガン
18・・・内部電極
19・・・外部電極
20・・・抵抗加熱用直流電源
21・・・ホロカソード放電用直流電源
22・・・電界加速用電源
23・・・ガスパイプ
24・・・スイッチ
25・・・電子ビーム銃
26・・・スイッチ
27・・・フィルム基材
28・・・蒸発粒子
29・・・プラズマ
30・・・成膜装置
31・・・ホロカソード
32・・・アノード
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記蒸着手段が、前記蒸着材料を蒸発させる手段と、蒸発した前記蒸着材料をプラズマにより活性化させる手段とを有し、
前記蒸着材料を蒸発させる手段が、電子ビーム加熱であり、前記電子ビーム加熱に用いる電子ビームが直進電子ビームであり、
蒸発した前記蒸着材料をプラズマにより活性化させる手段が、ホロカソード放電であることを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus comprising: a transport unit that transports a film substrate in a roll-to-roll manner; and a deposition unit that deposits a deposition material on the film substrate,
The vapor deposition means has means for evaporating the vapor deposition material, and means for activating the vaporized vapor deposition material with plasma,
The means for evaporating the vapor deposition material is electron beam heating, and the electron beam used for the electron beam heating is a straight electron beam,
A film forming apparatus characterized in that the means for activating the evaporated deposition material with plasma is a holocathode discharge.
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