JPH0751753B2 - High speed moving film continuous sheet plasma ion plating system - Google Patents
High speed moving film continuous sheet plasma ion plating systemInfo
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- JPH0751753B2 JPH0751753B2 JP5416386A JP5416386A JPH0751753B2 JP H0751753 B2 JPH0751753 B2 JP H0751753B2 JP 5416386 A JP5416386 A JP 5416386A JP 5416386 A JP5416386 A JP 5416386A JP H0751753 B2 JPH0751753 B2 JP H0751753B2
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、高速移動する大面積フィルムの連続的イオ
ンプレーティング装置に関するものである。さらに詳し
くは、圧力勾配型の放電シートプラズマを用いたイオン
プレーティング装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a continuous ion plating apparatus for a large-area film that moves at high speed. More specifically, the present invention relates to an ion plating apparatus using pressure gradient type discharge sheet plasma.
(従来の技術とその課題) プラスチック、金属等のフィルムの表面に、金属、無機
物、カーボン、あるいは有機ポリマーなどの薄膜(蒸着
膜)を形成したものは、導電性フィルム、絶縁膜、表示
素子、光学フィルム、電子デバイス、装飾などの多様な
用途分野への応力が期待されているもので、すでに実用
化されているものも少なくない。(Prior art and its problems) A thin film (deposited film) of metal, inorganic material, carbon, or organic polymer is formed on the surface of a film of plastic, metal, or the like to form a conductive film, an insulating film, a display element, It is expected that stress will be applied to various application fields such as optical films, electronic devices, and decorations, and many have already been put to practical use.
このような薄膜を形成するための方法、装置としては、
真空蒸着装置内に置いた蒸発源からの蒸発粒子をグロー
放電によってイオン化して行なうものが知られている。
イオンプレーティングと呼ばれている技術である。そし
て、このイオンプレーティングについては、ホロカソー
ド型のものと、高周波励起型のものとがあることも知ら
れている。As a method and apparatus for forming such a thin film,
There is known a method in which vaporized particles from an evaporation source placed in a vacuum vapor deposition apparatus are ionized by glow discharge.
This is a technique called ion plating. It is also known that this ion plating includes a hollow cathode type and a high frequency excitation type.
しかしながら、これらのイオンプレーティング法は薄膜
形成技術としては優れたものではあるが、広幅で、かつ
長尺のフィルム表面に薄膜を形成するための技術、装置
としては、依然として多くの問題が未解決の現状にあ
る。However, although these ion plating methods are excellent as thin film forming techniques, many problems remain unsolved as a technique and apparatus for forming a thin film on a wide and long film surface. Is in the present situation.
すなわち、広幅で、かつ長尺のフィルム表面に薄膜を形
成するにあたっては、幅方向および長さ方向のいずれに
おいても、品質が均一で、密着性に優れた薄膜を、フィ
ルムを連続的に移動させながら効率的に構造することが
必要になる。That is, in forming a thin film on a wide and long film surface, in both the width direction and the length direction, a thin film having uniform quality and excellent adhesion is continuously moved. However, efficient construction is required.
しかしながら、ホロカソードの場合にはカソード部等の
装置汚れ、損傷が避けられず、熱的安定性に欠け、基板
フィルムの発熱が避けられないという問題がある。この
ため優れた品質の薄膜を、連続して移動フィルム表面に
均質に、かつ効率的に得ることは困難であった。However, in the case of the hollow cathode, there is a problem that the cathode part and the like are inevitably soiled and damaged, lack thermal stability, and generate heat in the substrate film. Therefore, it has been difficult to obtain a thin film of excellent quality continuously and uniformly on the moving film surface.
また、高周波励起型のイオンプレーティングの場合に
は、優れた品質の薄膜を安定して得るためには極めて有
効であるものの、長尺で広幅の大面積フィルムなどの場
合に、その薄膜を効率的に製造するための生産性の点で
充分でなかった。In addition, in the case of high frequency excitation type ion plating, it is extremely effective in stably obtaining a thin film of excellent quality, but in the case of a long, wide and large area film, the thin film can be used efficiently. Was not sufficient in terms of productivity for the purpose of efficient production.
この発明は以上の通りの従来技術の問題点を解消し、長
尺で広幅のフィルムの表面に連続的に、かつ効率的に蒸
着薄膜を形成するための新しいタイプの装置を提供する
ことを目的としている。さらに詳しくは、高速で移動す
るフィルム表面に、連続的に薄膜を形成するためのシー
トプラズマ・イオンプレーティング装置を提供するもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art as described above and to provide a new type of device for continuously and efficiently forming a vapor-deposited thin film on the surface of a long and wide film. I am trying. More specifically, the present invention provides a sheet plasma ion plating apparatus for continuously forming a thin film on the surface of a film moving at high speed.
(課題を解決するための手段) この発明の装置は、上記の課題を解決するものとして、
圧力勾配型のプラズマ放電を用い、プラズマ流をシート
状に平板化し、しかも、フィルムを高速で移動させるた
めの巻き取り装置を用いて連続的に薄膜を形成するもの
であることを特徴としている。(Means for Solving the Problems) The device of the present invention is intended to solve the above problems.
It is characterized in that a pressure gradient type plasma discharge is used to flatten the plasma flow into a sheet, and a winding device for moving the film at high speed is used to continuously form a thin film.
すなわち、まず、圧力勾配型のプラズマ放電は、陰極と
陽極との間に中間電極を介在させ、陰極領域を1Torr前
後に、そして陽極電極を10-3Torr程度に保って放電を行
なうものであって、この放電方式をイオンプレーティン
グとして用いることや放電により生成したプラズマ流を
磁石手段によってシート状に平板化することはすでに提
案されてもいる(たとえば、「真空」第27巻、第2号、
64頁、(1984年)、同第25巻、第11号、719頁(1982
年))。That is, first, in the pressure gradient type plasma discharge, an intermediate electrode is interposed between the cathode and the anode, and the discharge is performed by keeping the cathode region at about 1 Torr and the anode electrode at about 10 -3 Torr. It has already been proposed to use this discharge method as ion plating and flatten the plasma flow generated by discharge into a sheet by magnet means (for example, "Vacuum" Vol. 27, No. 2). ,
P. 64, (1984), Vol. 25, No. 11, p. 719 (1982
Year)).
このイオンプレーティングの装置は、ハースに対して横
方向に設置されたプラズマ源からのプラズマ流を水平方
向に射出させ、磁石手段によってプラズマ流をシート状
に平板化させ、上向きに置いたハース(陽極)の真上で
曲げてハース上にこのシート状のプラズマ流を収束さ
せ、蒸発物質をイオン蒸気化して、被処理物表面にドラ
イコーティングを行なうものである。This ion plating device horizontally ejects a plasma flow from a plasma source installed laterally to the hearth, flattens the plasma flow into a sheet by magnet means, and places the hearth in an upward position ( The sheet-like plasma flow is converged on the hearth by bending just above the (anode) to vaporize the vaporized substance into ions and dry-coat the surface of the object to be treated.
この装置と方法による場合には、プラズマガンが汚れな
い、反応速度が大きい、プラズマが安定化する、薄膜が
均質になる、そして特に被処理物の幅方向に均一な薄膜
を形成しやすいなどの利点がある。With this device and method, the plasma gun does not become dirty, the reaction speed is high, the plasma is stabilized, the thin film becomes uniform, and it is easy to form a uniform thin film especially in the width direction of the object to be processed. There are advantages.
しかしながら、このような圧力勾配型放電によるシート
プラズマ・イオンプレーティングについては、実用技
術、実用装置としての検討はいまだ不十分であり、特に
大面積で、かつ、移動過程にある物品、あるいはフィル
ム状物へのドライコーティングに適した装置やその装置
の操作諸条件の選択については何ら知られていない。ま
た、これらの対象に適用することさえ、全く予期されて
いない現状にある。However, as for the sheet plasma ion plating by such pressure gradient type discharge, the practical technique and the practical device have not been sufficiently examined, and particularly, the article or the film in a large area and in the process of moving is in progress. Nothing is known about the selection of equipment suitable for dry coating on objects and the operating conditions of the equipment. Moreover, even if it applies to these objects, it is in the present situation which is totally unexpected.
この発明は、はじめて、これらのことを具体的に実現し
たものである。The present invention realizes these things concretely for the first time.
次にこの発明の装置について、その概要を図面を参照し
て説明する。Next, an outline of the device of the present invention will be described with reference to the drawings.
添付した図面の第1図および第2図は、この発明の装置
の一例を示したものである。第1図において、図中の
(1)は真空室で、ベルジャ(2)によって気密に保た
れている。真空室は真空ポンプによって排気する。ベル
ジャ(2)には、真空排気口とともに、反応ガスの導入
口を設ける。また、ベルジャ(2)の内部には、薄膜形
成のための原料蒸発物質のハース(3)、圧力勾配型プ
ラズマガン(4)、フィルム送り出し手段としてのロー
ル(5)、フィルム巻き取り手段としてのロール(6)
を設ける。さらに適宜、必要により、ガイド手段として
のロール(7)、水冷方式等による冷却手段(8)を設
ける。(9)はプラズマ流を、そして(10)はプラズマ
のシート状平板化のための磁石を示している。なお、第
1図は、ボックス型のベルジャの断面を示しているが、
ベルジャの形状、構造がこれに限定されることはない。1 and 2 of the accompanying drawings show an example of the apparatus of the present invention. In FIG. 1, (1) in the figure is a vacuum chamber, which is kept airtight by a bell jar (2). The vacuum chamber is evacuated by a vacuum pump. The bell jar (2) is provided with a vacuum gas exhaust port and an inlet port for the reaction gas. Further, inside the bell jar (2), a hearth (3) of a raw material evaporating substance for forming a thin film, a pressure gradient type plasma gun (4), a roll (5) as a film feeding means, and a film winding means. Roll (6)
To provide. Further, if necessary, a roll (7) as a guide means and a cooling means (8) such as a water cooling system are provided as needed. (9) shows a plasma flow, and (10) shows a magnet for flattening a sheet of plasma. Although FIG. 1 shows a cross section of a box-type bell jar,
The shape and structure of the bell jar are not limited to this.
ロール部については、これを回転駆動させ、冷却手段を
設ける場合には、水冷、空冷等とすることができる。ま
た、蒸発源材料の種類や生産効率等を考慮して、ハース
部には抵抗加熱、高周波加熱等の強制加熱手段を適宜に
用いることができる。When the roll unit is rotationally driven and a cooling unit is provided, it can be water-cooled, air-cooled, or the like. Further, in consideration of the type of evaporation source material, production efficiency, etc., forced heating means such as resistance heating or high frequency heating can be appropriately used in the hearth portion.
ロール部、またはロール部と冷却手段、あるいはハース
部を、ベルジャ側壁を開閉できるようにして、ベルジャ
に対して横方向から出し入れ自在としてもよい。The roll portion, or the roll portion and the cooling means, or the hearth portion may be configured so that the side wall of the bell jar can be opened and closed, and can be freely taken in and out from the bell jar in the lateral direction.
もちろん、この発明は、このような装置に限定されるも
のではない。Of course, the invention is not limited to such devices.
たとえば、ロール部は必ずしもベルジャ内に設ける必要
はない。ベルジャ側壁にスリットを形成して、フィルム
を出し入れし、薄膜形成部に連設したプラズマ・ボンバ
ード処理等の前処理部、あるいは後処理部のフィルム移
動手段を用いることもできる。For example, the roll portion does not necessarily have to be provided inside the bell jar. It is also possible to form a slit in the side wall of the bell jar, take a film in and out, and use a film moving means of a pretreatment unit such as a plasma bombardment treatment or a posttreatment unit which is connected to the thin film formation unit.
また、薄膜形成と反対側のフィルムの上面に負電圧を印
加する手段を設けることもできる。Also, a means for applying a negative voltage can be provided on the upper surface of the film opposite to the thin film formation.
第2図は、第1図に示した装置を、A−A′の断面より
見たものである。プラズマ流はシート状に平板化され、
幅方向に大きくひろがっている。このことが大面積、広
幅フィルムへの効率的イオンプレーティングを可能とす
るものである。FIG. 2 is a sectional view of the device shown in FIG. 1 taken along the line AA '. The plasma flow is flattened into a sheet,
Widely spread in the width direction. This enables efficient ion plating on a large area and wide film.
この第2図に示したような高速移動フィルムの連続的イ
オンプレーティング装置については、目的とする薄膜蒸
着フィルムの用途に応じて操作諸条件を適宜に選択する
ことができる。With regard to the continuous ion plating apparatus for a high speed moving film as shown in FIG. 2, various operating conditions can be appropriately selected according to the intended use of the thin film vapor deposition film.
たとえば、高速で移動するフィルムについては、ポリエ
ステル、ポリサリフォン、ポリアミド、ポリイミドある
いは金属、セラミックス、それらの複合フィルムなどの
耐熱性フィルムの任意のものが使用できる。このフィル
ムの移動速度についても、たとえば6m/分〜30m/分、よ
り好ましくは10m/分〜30m/分の広い範囲とすることがで
きる。フィルムの幅も1000mm〜1500mm程度までも可能と
なる。For example, as the film moving at high speed, any heat resistant film such as polyester, polysalphone, polyamide, polyimide, metal, ceramics, or composite film thereof can be used. The moving speed of this film can also be set in a wide range of, for example, 6 m / min to 30 m / min, more preferably 10 m / min to 30 m / min. The width of the film can be up to about 1000 mm to 1500 mm.
薄膜形成物質についても、格別の限定はない。金属、無
機物、有機物のうちから適宜に選択できる。The thin film forming material is not particularly limited. It can be appropriately selected from metals, inorganic substances, and organic substances.
反応の圧力は、1×10-5〜10-1Torr程度で広い範囲で、
かつ、アルゴン、ヘリウム、水素などのガスと、酸素、
窒素、有機モノマーなどの反応性ガスを用いることがで
きる。たとえば、ITO等の薄膜を形成する場合には、酸
素分圧は1×10-5〜1×10-3程度の範囲とすることがで
きる。The reaction pressure is in the wide range of 1 × 10 −5 to 10 −1 Torr,
And gases such as argon, helium, and hydrogen, and oxygen,
A reactive gas such as nitrogen or an organic monomer can be used. For example, when forming a thin film of ITO or the like, the oxygen partial pressure can be in the range of about 1 × 10 −5 to 1 × 10 −3 .
放電の電圧は、たとえば、50〜100Vとし、電流は蒸発物
質によって適宜に選択する。The discharge voltage is, for example, 50 to 100 V, and the current is appropriately selected depending on the evaporation material.
また、プラズマのシート状平板化のための磁石は、通常
は電磁石として構成することができる。Further, the magnet for flattening the sheet into a flat plate of plasma can be usually constructed as an electromagnet.
以上の通りのこの発明の装置によって、たとえば1000mm
以上の広幅のフィルムを、10m/分〜30m/分という高速度
で連続的に製造することを可能とする。このような優れ
た効果は、これまでの公知の技術からはまったく予期し
えなかったことである。With the device of the present invention as described above, for example, 1000 mm
The wide film described above can be continuously produced at a high speed of 10 m / min to 30 m / min. Such an excellent effect is completely unexpected from the hitherto known techniques.
実施例1 実際、第1図および第2図の装置において、125μm
厚、1500mm幅のPETフィルムに対して、その進行方向に
並列に配置した2基のプラズマガンと磁石、およびハー
スを用いて、 ・電流(プラズマガン1台当り) 210A ・電圧(同上) 68V ・アルゴン分圧 2.0×10-4Torr ・O2分圧 1.1×10-4Torr ・フィルム移動速度 17m/分 の条件で、4%SnO2含有のITO(インジウム・錫酸化
物)を蒸発源としてITO薄膜を蒸着した。シート状プラ
ズマは、700〜800mmの幅にまで広がっていた。Example 1 Actually, in the apparatus of FIGS. 1 and 2, 125 μm
Using two plasma guns, magnets, and hearths arranged in parallel in the direction of travel for a PET film with a thickness of 1500 mm, a current (per plasma gun) 210A, a voltage (same as above) 68V, with argon partial pressure of 2.0 × 10 -4 Torr · O 2 partial pressure 1.1 × 10 -4 Torr, the film travel speed 17m / min conditions, evaporation sources 4% S n O 2 content of ITO (indium tin oxide) As an ITO thin film was deposited. The sheet-shaped plasma spread to a width of 700 to 800 mm.
その結果、以下の通りの優れた特性の透明導電性薄膜が
得られた。As a result, a transparent conductive thin film having the following excellent characteristics was obtained.
・表面抵抗 120Ω/□ ・膜厚 270Å ・光透過率 82% (フィルムブランク値 86%) ・体積抵抗 8.7×10-4Ω・cm また、フィルムに対してこの蒸着を2回施したところ、 ・表面抵抗 70Ω/□ ・膜厚 590Å ・光透過率 83% の優れた結果が得られた。・ Surface resistance 120Ω / □ ・ Film thickness 270Å ・ Light transmittance 82% (Film blank value 86%) ・ Volume resistance 8.7 × 10 -4 Ω ・ cm Moreover, when this vapor deposition was applied twice to the film, Excellent results were obtained with a surface resistance of 70Ω / □, a film thickness of 590Å, and a light transmittance of 83%.
第1図はこの発明の装置の一例を概略的に示した断面構
成図である。第2図は第1図のA−A′断面を示した断
面図である。図中の番号は次のものを示している。 1……真空室、 6……巻き取りロール、 2……ベルジャ、 7……ガイドロール、 3……ハース、 8……冷却手段、 4……プラズマガン、 9……プラズマ流、 5……送り出しロール、 10……磁石。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of the apparatus of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing an AA ′ section of FIG. The numbers in the figure indicate the following. 1 ... Vacuum chamber, 6 ... Winding roll, 2 ... Belger, 7 ... Guide roll, 3 ... Hearth, 8 ... Cooling means, 4 ... Plasma gun, 9 ... Plasma flow, 5 ... Sending roll, 10 ... Magnet.
Claims (1)
形成材料の蒸発源と;必要により設ける蒸発源の強制蒸
発手段と;圧力勾配型のプラズマガンと;該プラズマガ
ンより射出されたプラズマ流をシート状に平板化するた
めの磁石と;フィルム送り出し手段およびフィルム巻き
取り手段と;必要により設けるガイド手段およびフィル
ム冷却手段とからなり、前記のシート状に平面化したプ
ラズマ流が前記蒸発源に収束して蒸発源物質の蒸発およ
びイオン化を行ない、生成イオン化粒子によって、高速
で移動する大面積フィルムの表面に薄膜を形成すること
を特徴とする高速移動フィルムの連続的シートプラズマ
・イオンプレーティング装置。1. A vacuum chamber; an exhaust system; a gas introduction system; an evaporation source of a thin film forming material; a forced evaporation means of an evaporation source provided if necessary; a pressure gradient type plasma gun; and an injection from the plasma gun. A magnet for flattening the formed plasma flow into a sheet; a film feeding means and a film winding means; a guide means and a film cooling means, which are provided if necessary, and the plasma flow flattened into the sheet shape described above. A continuous sheet plasma of a high-speed moving film characterized by forming a thin film on the surface of a large-area film moving at high speed by converging on the evaporation source to evaporate and ionize the evaporation source substance, and by the generated ionized particles. Ion plating device.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5416386A JPH0751753B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | High speed moving film continuous sheet plasma ion plating system |
EP19870901676 EP0263880B1 (en) | 1986-03-12 | 1987-03-11 | Continuous ion plating device for rapidly moving film |
DE8787901676T DE3781990T2 (en) | 1986-03-12 | 1987-03-11 | CONTINUOUS PLATING ARRANGEMENT OF A FAST MOVING FILM. |
PCT/JP1987/000151 WO1987005637A1 (en) | 1986-03-12 | 1987-03-11 | Continuous ion plating device for rapidly moving film |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5416386A JPH0751753B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | High speed moving film continuous sheet plasma ion plating system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6357767A JPS6357767A (en) | 1988-03-12 |
JPH0751753B2 true JPH0751753B2 (en) | 1995-06-05 |
Family
ID=12962878
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5416386A Expired - Lifetime JPH0751753B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | High speed moving film continuous sheet plasma ion plating system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0751753B2 (en) |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP5416386A patent/JPH0751753B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6357767A (en) | 1988-03-12 |
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