連続成膜装置
【課題】 両サイド解放タイプの連続成膜装置において、真空成膜時に固定チャンバ部に回転自在に支持されたロール群の軸間平行度が崩れないようにする。
【解決手段】 真空チャンバ１を備え、真空チャンバ１の口字形外枠部２５を固定チャンバ部１５とし、前記外枠部２５の側方開口を閉塞する側面壁２６Ｌ，２６Ｒを移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとし、前記固定チャンバ部１５に対して開閉自在に設ける。前記固定チャンバ部１５に成膜ロール２などのロールを回転軸が壁面に垂直になるように設ける。前記固定チャンバ部の背面壁２１及び正面壁２２は、前記真空チャンバ１を減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように設けられる。
【解決手段】 真空チャンバ１を備え、真空チャンバ１の口字形外枠部２５を固定チャンバ部１５とし、前記外枠部２５の側方開口を閉塞する側面壁２６Ｌ，２６Ｒを移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとし、前記固定チャンバ部１５に対して開閉自在に設ける。前記固定チャンバ部１５に成膜ロール２などのロールを回転軸が壁面に垂直になるように設ける。前記固定チャンバ部の背面壁２１及び正面壁２２は、前記真空チャンバ１を減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように設けられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯状の被成膜基材を搬送しつつ、その表面に機能性薄膜を連続的に成膜する連続成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックや無機質などで形成された長尺のフィルムやシートからなる被成膜基材を、真空チャンバ内で連続的に走行搬送し、その表面に種々の機能性薄膜をスパッタリングや蒸着によって成膜する連続成膜装置がある。この種の連続成膜装置は、バッチ処理毎にスパッタ源の交換、マスクの交換や清掃、被成膜基材の交換や通紙というようなメンテナンスや段取り作業を行う必要がある。
【０００３】
このため、従来の連続成膜装置は、例えば、特許文献１（特開平１０−３６９６７号公報）や特許文献２（特開２００１−３１６８号公報）に記載されているように、一端が開口したチャンバ本体とその開口端を開閉自在に閉塞する閉塞蓋とを備えた真空チャンバを備え、成膜源あるいは基材搬送用ロール群を前記閉塞蓋に支持し、これらを閉塞蓋ごとチャンバ本体から引き出すような構造を備えていた。しかし、このような旧タイプの連続成膜装置は、基材搬送用ロール群あるいはスパッタ源をチャンバ本体から引き出す必要があるため、比較的広い設置スペース、メンテナンススペースが必要であり、またチャンバ本体内に残置された部材のメンテナンス作業性が劣るという問題があった。
【０００４】
そこで、近年、このような作業性に優れ、設置スペースも少なくて済む連続成膜装置が提案されている。このような連続成膜装置の一例を図１０及び図１１に示す。この連続成膜装置は、真空チャンバ１を有し、その内部にフィルム基材（被成膜基材）が巻き掛けられた成膜ロール２が回転自在に設けられる。前記真空チャンバ１には、その内部を上下に区画する遮蔽板１１が設けられており、真空チャンバ１の上部には巻出しロール３、巻取りロール４、フリーロール５、ロードセルロール６が、下部には成膜ロール２の側方向（横方向）の左右にカソードボックス（成膜源）７Ｌ，７Ｒが設けられている。また、真空チャンバ１の上部背面には真空排気ポンプ１０が付設されている。前記成膜ロール２は、定速モータで駆動されてフィルム基材を定速搬送し、巻出しロール３、巻取りロール４はロードセルロール６で検出した張力をフィードバックしてトルク回転制御が行われ、所定の張力にて成膜処理が行われる。
【０００５】
前記巻出しロール３には、フィルム基材をコイル状に巻いたボビンが装着され、ボビンに巻かれたフィルム基材は、フリーロール５、ロードセルロール６を介して成膜ロール２に連続的に供給される。真空チャンバ１の内部を真空に減圧した後、成膜ロール２に供給されたフィルム基材は、成膜ロール２の外周面上でスパッタ成膜された後、再びロードセルロール６、フリーロール５を介して巻取りロール４に装着されたボビンに巻き取られる。
【０００６】
前記真空チャンバ１は、背面壁２１とこれに対向配置された正面壁２２とを上面壁２３及び下面壁２４によって連結した側面視が口字形（方形枠形）の外枠部２５とその左右の開口を閉塞する側面壁２６Ｌ，２６Ｒとで構成された箱形をなしており、下部フレーム１３の上に設置されている。そして前記外枠部２５は固定チャンバ部１５とされ、前記側面壁２６Ｌ，２６Ｒは移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとされ、左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒは、固定チャンバ部１５の背面壁２１の側端部に設けたヒンジ機構１８により、固定チャンバ部１５に対して気密に開閉自在とされている。前記成膜ロール２、巻出しロール３、巻取りロール４などのロール郡は前記記背面壁２１と正面壁２２の壁面に垂直に回転自在に支持されており、また前記カソードボックス７Ｌ，７Ｒは前記側面壁２６Ｌ，２６Ｒに着脱自在に取り付けられている。
【０００７】
このため、フィルム基材を成膜した後、左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒを固定チャンバ部１５から大きく開くだけで、固定チャンバ部１５内のロール郡を取り外すことなく、容易にメンテナンスや段取り作業を行うことができる。また、カソードボックス７Ｌ，７Ｒも側面壁２６Ｌ，２６Ｒに付設されているので、交換やメンテナンスを容易に行うことができる。これらの作業は、移動チャンバ部を開くだけで行うことができるため、設置スペースやメンテナンススペースを小さくすることができる。
【０００８】
上記連続成膜装置は、真空チャンバ１の外枠部２５を固定チャンバ部１５とし、左右の側面壁２６Ｌ，２６Ｒを左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとしたが、固定チャンバ部、移動チャンバ部の設け方はこれに限らず、例えば特許文献３（特開２００６−７７２８４号公報）に記載された分割構造の真空チャンバ１Ａの各分割部とすることができる。すなわち、図１２に示すように、真空チャンバ１Ａの背面壁２１の一方の側端部と正面壁２２の一方の側部と上面壁２３及び下面壁２４を通る第１分割面３１と、前記背面壁２１の他方の側端部と前記正面壁２２の他方の側部と前記上面壁２３及び下面壁２４を通る第２分割面３２とによって、真空チャンバ１Ａを左分割部３４Ｌ、中央分割部３３及び右分割部３４Ｒに３分割し、前記中央分割部３３を固定チャンバ部１５とし、前記左分割部３４Ｌ及び右分割部３４Ｒを左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとしてもよい。このタイプは、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒが開いた際の開口領域がより広くなり、メンテナンス等の作業性をより向上させたものである。図１０及び図１１に示した連続成膜装置を含めて、これらを両サイド解放タイプの連続成膜装置と呼ぶ。
【特許文献１】特開平１０−３６９６７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１６８号公報
【特許文献３】特開２００６−７７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
成膜ロールなどのロール群によって搬送されるフィルム基材は、成膜後、巻取りロールに巻き取られるが、搬送中にフィルム基材が蛇行すると、基材の端部が揃わないようになり、巻き取りが不良、著しいは場合は不能になる。従って、搬送中の蛇行を防止するには、基材の搬送に寄与する各ロールの回転軸の軸間平行度（以下、「ロール軸間平行度」という。）を許容範囲内に収めることが重要であり、一般的にはロール軸間平行度は２０μm 程度内に収めることが望ましい。
【００１０】
上記両サイド解放タイプの連続成膜装置において、成膜時に真空チャンバを真空排気すると、大気圧によって固定チャンバ部の背面壁及び正面壁が内側に撓むように変形する。このタイプの連続成膜装置は、上記のとおり、固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間に成膜ロールなどのロール群が壁面に垂直に回転自在に支持されるため、ロール軸間平行度が許容範囲外になると、フィルム基材の蛇行が著しくなり、巻取り不良ないし不能が発生し易いという問題があった。特に、真空チャンバが大型化する程、この傾向は著しくなり、大型化の障害となっている。
【００１１】
この対策として、固定チャンバ部を構成する背面壁及び平面壁の板厚を大きくすることで、これらの壁面の変形を防止することができるが、板厚の増大は真空チャンバの重量の増大を招来し、ひいては装置重量の増大、耐床荷重の増大を招き、トータルコストの増大を余儀なくされる。
【００１２】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、両サイド解放タイプの連続成膜装置において、真空チャンバの背面壁及び正面壁の板厚を増大することなく、真空成膜時に固定チャンバ部に回転自在に支持されたロール群のロール軸間平行度が許容範囲内に収まる連続成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１（第１発明）は、被成膜基材を搬送しながら成膜する連続成膜装置であって、背面壁とこれに対向配置された正面壁とを上面壁及び下面壁によって連結した固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の左右の開口を閉塞する左右の側面壁をそれぞれ有する左右一対の移動チャンバ部とからなる真空チャンバと、前記真空チャンバ内に収容されて回転自在に設けられた成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に側方から成膜する側方成膜源と、前記被成膜基材を前記成膜ロールに供給する巻出しロール及び成膜後の被成膜基材を巻き取る巻取りロールとを備え、前記固定チャンバ部に対して前記左右の移動チャンバ部を開閉機構により開閉自在に設け、前記成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールは前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持され、前記側方成膜源は前記移動チャンバ部に着脱自在に設けられ、前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように設けられる。
【００１４】
上記第１発明に係る連続成膜装置によれば、左右の移動チャンバ部を固定チャンバ部から開くことによって、固定チャンバ部内のロール郡並びに左右の移動チャンバ部に設けた側方成膜源のメンテナンスや段取り作業を容易に行うことができる。しかもロール群が回転自在に支持される前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等であるので、固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の板厚が比較的薄いものでも、背面壁及び正面壁の変形が面対称となるため、背面壁と正面壁の壁面に垂直に支持されたロール群のロール軸間平行度はほとんど変化しない。このため、被成膜基材を蛇行することなく搬送し、成膜済みの被成膜基材をその端部が揃った状態で巻き取ることができる。もちろん、固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、変形しないように板厚を厚くする必要がないので、真空チャンバひいては連続成膜装置の重量もほとんど増大しない。このため、特に、大型装置の場合、重量軽減、材料コストの軽減の点で極めて有利である。
【００１５】
また、本発明の第２（第２発明）の連続成膜装置は、第１発明と同様、真空チャンバを、固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の側方開口に開閉自在に設けられた左右の移動チャンバ部とで構成し、成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールを前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持し、側方成膜源を前記移動チャンバ部に着脱自在に設け、さらに前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間にその間隔を維持する間隔規制部材を設けたものである。
【００１６】
前記第２発明の連続成膜装置によっても、前記背面壁と正面壁の板厚を増大することなく、固定チャンバ部の背面壁と正面壁のの間に間隔規制部材を設けるだけで、前記背面壁と正面壁の変形を著しく軽減することができ、これらの壁面に垂直に回転自在に設けられたロール群のロール軸間平行度を維持することができ、被成膜基材を蛇行することなく搬送し、端部が揃った状態で巻き取ることができる。もちろん、壁の変形防止のために板厚を増大する必要がないので、大型装置の場合に有利である。
【００１７】
前記間隔規制部材は、前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁に着脱自在に設けることが好ましい。このように設けることにより、移動チャンバ部を開いて固定チャンバ部内のロール群にアクセスする際、前記間隔規制部材を容易に取り外すことができるため、メンテナンスや通紙作業などの作業性を向上させることができる。また、第２発明においても、真空チャンバを減圧したとき、前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁を、それぞれの縦方向の中央に位置する中央横幅部が同量ないしほぼ同量たわむ横断面を備えた板材で形成してもよい。
【００１８】
また、前記第１、第２発明にかかる連続成膜装置において、前記固定チャンバ部の背面壁及び側面壁の板厚を同等とし、真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように前記背面壁及び側面壁に開口を設けることが好ましい。
【００１９】
前記固定チャンバ部の背面壁及び側面壁の板厚を同等とすることにより、各壁の横断面における板厚中心に関する曲げ剛性が同等となり、真空成膜時における前記背面壁、正面壁の変形を面対称にすることがでる。さらに、真空チャンバの真空減圧時に、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように前記背面壁及び側面壁に開口を設けるので、種々の開口を形成しても、真空成膜時における背面壁及び正面壁の変形を面対称に維持することができ、固定チャンバ部に支持されたロール群のロール軸間平行度を維持することができる。特に第２発明にかかる連続成膜装置では、間隔規制部材による固定チャンバ部の背面壁と側面壁との間の間隔の維持と相まって、真空成膜時において、ロール軸間平行度がより変化し難くなり、成膜後の被成膜基材をより安定的に巻き取ることができる。
【００２０】
また、前記第１、第２発明にかかる連続成膜装置において、成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に下方から成膜する下方成膜源を設け、前記固定チャンバ部の正面壁に前記下方成膜源を挿脱自在に取り付ける挿脱用開口を設け、前記固定チャンバ部の背面壁に前記挿脱用開口と対向する部位に同形ないしほぼ同形のダミー開口を設けることができる。
【００２１】
前記下方成膜源を挿脱自在に取り付ける挿脱用開口は、比較的大きなサイズとなり、固定チャンバ部の正面壁の変形に及ぼす影響が無視できないが、固定チャンバ部の背面壁の前記挿脱用開口と対向する部位に、挿脱用開口と同形ないしほぼ同形のダミー開口を設けることにより、固定チャンバ部の背面壁、正面壁に及ぼす前記開口の影響が同等となるため、真空成膜時における背面壁及び正面壁の変形の面対称が維持され、ロール軸間平行度への悪影響を無くすことができる。もちろん、下方成膜源は固定チャンバ部の正面壁から容易に着脱することができるので、メンテナンス性も良好である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の連続成膜装置によれば、固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等であるので、これらの壁の板厚を増大することなく、真空成膜時においてこれらの壁を面対称に変形させることができる。また、本発明の第２の連続成膜装置によれば、前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間にその間隔を維持する間隔規制部材を設けたものであるから、これらの板厚を増大することなく、真空成膜時におけるこれらの壁の変形を著しく軽減することができる。このため、これらの壁の壁面に垂直に回転自在に支持したロール群のロール軸間平行度が維持され、成膜済みの被成膜基材を良好に巻き取ることができる。特に、前記背面壁及び正面壁壁の変形防止のために板厚を増大する必要がないので、大型装置の場合、重量軽減、材料コストの軽減の点で極めて有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の連続成膜装置の第１実施形態を図１〜図３を参照して説明する。なお、図１０及び図１１に示した従来の連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。
【００２４】
この実施形態に係る連続成膜装置は、背面壁２１とこれと対向配置された正面壁２２とを上面壁２３及び下面壁２４によって連結した、側面視口字形の外枠部２５及びその左右の開口を閉塞する左右の側面壁２６Ｌ，２６Ｒとで構成された真空チャンバ１を備え、前記外枠部２５の背面壁２１の板厚Ｔｂは、正面壁２２の板厚Ｔｆと同厚とされている。
【００２５】
前記外枠部２５が固定チャンバ部１５とされ、前記側面壁２６Ｌ，２６Ｒがそれぞれ左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとされ、これらが固定チャンバ部１５の背面壁２１の側端部に設けたヒンジ機構１８によって固定チャンバ部１５に開閉自在に設けられている。また、外枠部２５からなる固定チャンバ部１５と側面壁２６Ｌ，２６Ｒからなる移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとの合わせ面にはシール部材が設けられており、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒが閉じた状態では固定チャンバ部１５と気密に一体化する。
【００２６】
前記固定チャンバ部１５は、背面壁２１及び正面壁２２に架設された遮蔽板１１Ａ，１１Ｂによってその内部が縦方向に上部、中部、下部に区画されている。前記固定チャンバ部１５の上部において、巻出しロール３、巻取りロール４、フリーロール５、ロードセルロール６が背面壁２１及び正面壁２２に垂直に回転自在に支持されている。また、前記中部には、成膜ロール２が回転自在に支持され、この成膜ロール２に対して横方向の左右に、マスク１２を介して、スパッタ源となる左右のカソードボックス７Ｌ，７Ｒが配置され、これらは側面壁２６Ｌ，２６Ｒに着脱自在に取り付けられている。前記マスク１２は、成形ロール２の所定領域を成膜するためのものである。前記遮蔽板１１Ａ，１１Ｂは、スパッタ膜の相互汚染を防止するためのものである。また、真空チャンバ１をコンパクトにするため、真空排気ポンプ１０は固定チャンバ部１５の上面壁２３にゲート弁を介して付設されている。なお、図２では前記遮蔽板１１Ａ，１１Ｂ及びマスク１２は記載省略されている。
【００２７】
前記固定チャンバ部１５を構成する正面壁２２には、図３に示すように、正面壁２２の縦中心線上のほぼ中央部に直径１５０mm程度の通紙作業用開口２７が貫通して設けられ、また縦中心線に対して左右対称に直径７０mm程度の内部観察用開口２８が上下２段に貫通して設けられている。前記通紙作業用開口２７には開口を気密に閉塞する開閉蓋が設けられ、また前記内部観察用開口２８には透明蓋が気密に嵌め込まれている。また、図示省略したが、背面壁２２にも成膜ロール２、巻出しロール３、巻取りロール４などの駆動軸を通すための貫通状の開口が開設されている。
【００２８】
この連続成膜装置におけるフィルム基材に対する成膜動作については基本的に従来と同様であり、真空チャンバ１の内部を真空排気した後、巻出しロール３から巻き出されたフィルム基材は、フリーロール５、ロードセルロール６を介して成膜ロール２に連続的に供給され、成膜ロール２の外周面上で右右の側方カソードボックスに各々設けられたターゲットから放出された成膜物質によって成膜された後、再びロードセルロール６、フリーロール５を介して巻取りロール４に巻き取られる。
【００２９】
成膜されたフィルム基材が巻取りロール４に巻き取られると、真空チャンバ１内を大気圧に戻し、図３に示すように、まず左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒを固定チャンバ部１５から離反させて開き、固定チャンバ部１５の両側を解放した後、巻出しロール３、巻取りロール４のボビンの交換や通紙作業を行い、また必要に応じて、各カソードボックス７Ｌ，７Ｒのターゲットの交換を行った後、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒを固定チャンバ部１５に気密に連結一体化し、真空チャンバ１内を真空排気した後、再び成膜を行う。
【００３０】
上記実施形態の連続成膜装置は、固定チャンバ部１５を構成する背面壁２１及び平面壁２２の板厚が等しいので、真空チャンバ１を真空に減圧すると、これらの壁は、内側に凸となるように変形し、背面壁２１と正面壁２２の変形は面対称となる。このため、背面壁２１と正面壁２２の壁面に垂直に回転自在に支持されたロール群の回転軸の軸間平行度はほとんど変化せず、ロール群を走行するフィルム基材は蛇行することなく、安定的に搬送され、巻取りロール４にフィルム基材の端部が揃うように巻き取られる。
【００３１】
ここで、比較的大型の真空チャンバを真空に減圧した際の固定チャンバ部１５を構成する外枠部２５の所定部位の寸法変化の計算例について説明する。図４は、計算に用いた固定チャンバ部１５（外枠部２５）の側面図を示しており、一点鎖線は各壁の板厚中心線、寸法単位はmmであり、各壁の横幅は７００mmである。また、変形の測定基準点は、外枠部２５の高さ中心を通る横中心線と背面壁２１の板厚中心線の交点Ｃｂ及び正面壁２２の板厚中心線の交点Ｃｆ、並びに図に示したようにロール軸の背面壁２１側の支持点Ｐｂ及び正面壁２２側の支持点Ｐｆである。前記ロールは背面壁２１及び正面壁２２の壁面に垂直に支持されるものとし、ロール軸の横方向設置位置は、背面壁２１及び正面壁２２の横幅中心とした。
【００３２】
図５は、背面壁２１の板厚Ｔｂと正面壁２２の板厚Ｔｆとを共に５０mmとした場合における、真空チャンバ内を真空に減圧した際の外枠部（固定チャンバ部）の変形状態を示す板厚中心線と、所定部位の変位状態を示す図である。固定チャンバ部の背面壁２１、正面壁２２は大気圧によって内側に面対称に変形し、Ｃｂ，Ｃｆの内側への変位は、Δｘ１＝Δｘ２＝０．４６mmであり、Ｐｂ，Ｐｆの上方への変位は、Δｙ１＝Δｙ２＝３３μm であった。このため、ロールの中心軸は真空減圧の前後によって傾きは生じず、常に水平に維持されることがわかる。従って、複数のロールを背面壁２１及び正面壁２２の壁面に垂直に支持するように設けた場合、これらのロールのロール軸間平行度も真空減圧の前後で変化せず、フィルム基材は蛇行することなく搬送、巻き取ることができる。
【００３３】
前記第１実施形態では、正面壁２２に通紙作業用開口２７、内部観察用開口２８が設けられ、また背面壁２１にも各種ロールの駆動軸を挿通する開口が設けられているが、同一高さ位置における開口の幅の合計は、せいぜい１５０mm程度であり、正面壁２２あるいは背面壁２１の横幅を７００mmとすると、開口の合計幅はその２１％以下であるので、背面壁２１、正面壁２２の真空減圧時の壁の変形への影響は少なく、それらの変形はほぼ面対称となるので、ロール軸間平行度が許容外になるほどの悪影響はない。もっとも、そのようなロール軸間平行度に影響がない開口でも、背面壁２１、正面壁２２の縦方向の中心線に対してできるだけ対称に、上下方向に分散するように配置することが好ましい。一般的に、開口の幅が正面壁の幅の２５％程度以上になる場合、正面壁２２と背面壁２１の同対向部位に同形の開口を設けることにより、開口の開設による背面壁２１、正面壁２２の真空減圧時における変形の非対称化を防止することができる。
【００３４】
一方、比較例として図６を示す。これは背面壁２１の板厚Ｔｂを５０mm、正面壁２２の板厚Ｔｆを３５mmとした場合における、真空チャンバ内を真空に減圧した際の固定チャンバ部の変形状態を示す板厚中心線と、所定部位の変位状態を示す図である。固定チャンバ部の背面壁２１、正面壁２２は大気圧によって内側に非対称に変形し、Ｃｂ，Ｃｆの内側への変位は、Δｘ１＝０．５mm、Δｘ２＝０．９５mmであり、Ｐｂ，Ｐｆの上方への変位は、Δｙ１＝３５μm 、Δｙ２＝６９μm であった。このため、外枠部２５の横中心線上にロール軸中心線を有する他のロールが壁面に垂直に支持されていたとすると、真空減圧前にこれらのロールの軸間平行度を０μm に調整していても、真空減圧後には３４μm となる。これより、複数のロールを背面壁２１及び正面壁２２の壁面に垂直に支持した場合、これらのロールのロール軸間平行度は真空減圧後にかなり変化し、フィルム基材をロール搬送した場合、蛇行のおそれがあることがわかる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態にかかる連続成膜装置を図７から図９を参照して説明する。なお、第１実施形態にかかる連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略する。
【００３６】
第２実施形態の連続成膜装置では、固定チャンバ部１５の背面壁２１と正面壁２２との間にその間隔を保持する４本の間隔規制部材４１が壁面に垂直に設けられている。
固定チャンバ部１５の上部に設けた２本の間隔規制部材４１は、固定チャンバ部１５の縦方向の中心部付近であって、ロール群と干渉しない位置、すなわちロードセルロール６のほぼ横で、壁の縦中心線に対して左右対称位置に着脱自在に取り付けられている。前記背面壁２１と正面壁２２の内壁面には、Ｕ字形の受け部を有する支持部材４２が付設されており、前記間隔規制部材４１は前記支持部材４２の受け部に着脱自在に載置されている。
【００３７】
真空チャンバ１が真空減圧されると、上部の２本の間隔規制部材４１の両端部が背面壁２１と正面壁２２の内壁面に直接当接して、壁の内側への変形を阻止するように突っ張る。このため、真空成膜時、固定チャンバ部１５に設けたロール群のロール軸間平行度が変化し難く、フィルム基材を円滑に搬送、巻き取ることができる。前記固定チャンバ部１５の背面壁２１と正面壁２２の板厚Ｔｂ、Ｔｆは同一にする必要はないが、同一厚さとすることにより、間隔規制部材４１が当接していない壁部の変形を面対称にすることができ、ロール軸間平行度の変化をより抑制することができる。固定チャンバ部１５の下部に設けた２本の間隔規制部材４１については後述する下方カソードボックス８について説明する際に言及する。
【００３８】
前記間隔規制部材は、断面が円形や方形の棒材で製作することができる。具体的には、正面壁２２の外形サイズが幅７０cm、高さ１１０cmとすると、真空チャンバ１の内部を真空にしたとき、ここにかかる大気圧による外力は大略７７００ｋｇｆ（７０×１１０×１ｋｇｆ／ｃｍ2 ）であり、３０mm角の中実棒材からなる間隔規制部材２本でこれを受けた場合、部材にかかる圧縮応力は４．２ｋｇｆ／ｍｍ2 程度である。この応力は、材料強度的にも座屈応力的にも問題のないレベルである。このように、間隔規制部材の横断面サイズは、比較的小さくて済み、通紙などの作業に対して邪魔になることはないので、真空チャンバを大型化した場合、かかる間隔規制部材４１を付設したままでも、ロール群へのメンテナンス、通紙作用等を容易に行うことができる。
【００３９】
ところで、梁の自由端分布荷重（両端単純支持梁が等分布荷重を受ける場合）では変位量は梁の長さの４乗に比例し、集中荷重を受ける場合でも長さの３乗に比例するので、背面壁２１及び正面壁２２の縦方向中心部に間隔規制部材４１を設けた場合、変位量は１／８〜１／１６になり、ロール軸の傾きもこれに比例するので、大幅にロール軸間平行度のずれを抑制することができる。例えば、図５の場合、背面壁２１及び正面壁２２の縦方向中心部に間隔規制部材４１を設けると、元の変位量Δｘ１＝Δｘ２＝３３μm は、少なくともその１／８の４μm まで低下させることができる。
【００４０】
また、第２実施形態に係る連続成膜装置では、成膜ロール２の下面に対向するマスク１２が設けられ、このマスク１２の下方に下方カソードボックス８が設けられている。この下方カソードボックス８は、固定チャンバ部１５の正面壁２２に貫通状に設けられた挿脱用開口２９に挿脱自在に取り付けられている。一方、固定チャンバ部１５の背面壁２１には、前記挿脱用開口２９に対向する部位にこれと同形のダミー開口３０が開設され、この開口を気密に閉塞する蓋が取り付けられている。
【００４１】
前記下方カソードボックス８の挿脱は、正面壁２２外に露呈した端部を着脱自在に固定する治具を備えた搬送台車によって行われる。すなわち、前記治具をカソードボックス８の端部に固定すると共に下方カソードボックス８の固定フランジを正面壁２２に締結するボルトを外した後、搬送台車を後退することによって、正面壁２２の手前へ引き出す。下方カソードボックス８を取り付ける場合はその逆を行い、下方カソードボックス８を挿脱用開口２９に挿入した後、固定フランジによって正面壁２２に気密に取り付ける。
【００４２】
前記挿脱用開口２９のサイズは、高さ２００mm、幅３００mm程度であり、正面壁２２の横幅を７００mm程度とすると、実質的な横幅は４００mm程度となる。このため、背面壁２１にダミー開口３０を設けないと、真空チャンバ１の真空減圧時に背面壁２１と正面壁２２との変形が非対称になり、ロール軸間平行度が許容範囲外になり、フィルム基材をロール搬送する際に蛇行するおそれが生じる。この実施形態では、背面壁２１に前記ダミー開口３０を設けているので、背面壁２１及び正面壁２２の変形は面対称になり、ロール軸間平行度が変化しないようにすることができる。
【００４３】
第２実施形態において、固定チャンバ部１５の下部に設けた２本の間隔規制部材４１は、固定チャンバ部１５の正面壁２２に下方カソードボックス８の挿脱用開口２９を設け、背面壁２１にそれに対応したダミー開口３０を設けたため、これらによる壁の剛性の低下を配慮して補助的に付設したものである。下部の間隔規制部材４１は、成膜ロール２の下側に設けたマスク１２の着脱の支障のない位置であって、壁の縦中心線に対して左右対称位置に前記支持部材４２によって着脱自在に取り付けられている。なお、この下部の間隔規制部材４１は、比較的大きなサイズの挿脱用開口、ダミー開口を設けた場合に変形の面対称維持のために有効であるが、必ずしも必要ではない。
【００４４】
前記間隔規制部材４１は、ネジなどによって伸縮可能な構造とすることが好ましい。このような構造にすることにより、間隔規制部材４１の着脱が容易になる。この場合、固定チャンバ部１５の組立時に背面壁２１と正面壁２２との間隔を測定、記録しておくことで、間隔規制部材４１を固定チャンバ部１５に着脱する際に伸縮させることで、着脱が容易になり、また前記間隔規制部材４１の長さを所定の間隔となるように容易に設定することができる。
【００４５】
上記第１、第２実施形態では、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒのヒンジ機構１８を背面壁２１の両側端部に設けたが、固定チャンバ部１５の正面壁２１の両側端部に設けてもよい。また、上記実施形態において、固定チャンバ部１５に設けたロール群は、図１０のように、巻出しロール３、巻取りロール４をフリーロール５の下側に設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、上記第１、第２実施形態において、固定チャンバ部１５を構成する外枠部２５の連結構造は、各壁を構成する板材を溶接して一体化したものに限らず、両側面壁２６Ｌ，２６Ｒと上面壁２３とを溶接一体化し、下面壁２４のみをボルト等により連結一体化してもよく、あるいは各壁をそれぞれボルト等により連結一体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１実施形態の正面図である。
【図４】真空減圧時における各部の変位を求める際に用いた外枠部の側面図である。
【図５】背面壁と正面壁の板厚が等しい場合の外枠部板厚中心線、所定部の変位説明図である。
【図６】背面壁と正面壁の板厚が異なる場合の外枠部板厚中心線、所定部の変位説明図である。
【図７】第２実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】第２実施形態の正面図である。
【図１０】従来の連続成膜装置の切り欠き正面図である。
【図１１】従来の連続成膜装置の平面図である。
【図１２】他の従来の連続成膜装置の平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 真空チャンバ、 ２ 成膜ロール、
３ 巻出しロール、 ４ 巻取りロール、
７Ｌ，７Ｒ 側方カソードボックス、８ 下方カソードボックス、
１５ 固定チャンバ部、 １６Ｌ，１６Ｒ 移動チャンバ部、
２１ 背面壁、 ２２ 正面壁、
２３ 上面壁、 ２４ 下面壁、
２５ 外枠部、 ２６Ｌ，２６Ｒ 側面壁
４１ 間隔規制部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯状の被成膜基材を搬送しつつ、その表面に機能性薄膜を連続的に成膜する連続成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチックや無機質などで形成された長尺のフィルムやシートからなる被成膜基材を、真空チャンバ内で連続的に走行搬送し、その表面に種々の機能性薄膜をスパッタリングや蒸着によって成膜する連続成膜装置がある。この種の連続成膜装置は、バッチ処理毎にスパッタ源の交換、マスクの交換や清掃、被成膜基材の交換や通紙というようなメンテナンスや段取り作業を行う必要がある。
【０００３】
このため、従来の連続成膜装置は、例えば、特許文献１（特開平１０−３６９６７号公報）や特許文献２（特開２００１−３１６８号公報）に記載されているように、一端が開口したチャンバ本体とその開口端を開閉自在に閉塞する閉塞蓋とを備えた真空チャンバを備え、成膜源あるいは基材搬送用ロール群を前記閉塞蓋に支持し、これらを閉塞蓋ごとチャンバ本体から引き出すような構造を備えていた。しかし、このような旧タイプの連続成膜装置は、基材搬送用ロール群あるいはスパッタ源をチャンバ本体から引き出す必要があるため、比較的広い設置スペース、メンテナンススペースが必要であり、またチャンバ本体内に残置された部材のメンテナンス作業性が劣るという問題があった。
【０００４】
そこで、近年、このような作業性に優れ、設置スペースも少なくて済む連続成膜装置が提案されている。このような連続成膜装置の一例を図１０及び図１１に示す。この連続成膜装置は、真空チャンバ１を有し、その内部にフィルム基材（被成膜基材）が巻き掛けられた成膜ロール２が回転自在に設けられる。前記真空チャンバ１には、その内部を上下に区画する遮蔽板１１が設けられており、真空チャンバ１の上部には巻出しロール３、巻取りロール４、フリーロール５、ロードセルロール６が、下部には成膜ロール２の側方向（横方向）の左右にカソードボックス（成膜源）７Ｌ，７Ｒが設けられている。また、真空チャンバ１の上部背面には真空排気ポンプ１０が付設されている。前記成膜ロール２は、定速モータで駆動されてフィルム基材を定速搬送し、巻出しロール３、巻取りロール４はロードセルロール６で検出した張力をフィードバックしてトルク回転制御が行われ、所定の張力にて成膜処理が行われる。
【０００５】
前記巻出しロール３には、フィルム基材をコイル状に巻いたボビンが装着され、ボビンに巻かれたフィルム基材は、フリーロール５、ロードセルロール６を介して成膜ロール２に連続的に供給される。真空チャンバ１の内部を真空に減圧した後、成膜ロール２に供給されたフィルム基材は、成膜ロール２の外周面上でスパッタ成膜された後、再びロードセルロール６、フリーロール５を介して巻取りロール４に装着されたボビンに巻き取られる。
【０００６】
前記真空チャンバ１は、背面壁２１とこれに対向配置された正面壁２２とを上面壁２３及び下面壁２４によって連結した側面視が口字形（方形枠形）の外枠部２５とその左右の開口を閉塞する側面壁２６Ｌ，２６Ｒとで構成された箱形をなしており、下部フレーム１３の上に設置されている。そして前記外枠部２５は固定チャンバ部１５とされ、前記側面壁２６Ｌ，２６Ｒは移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとされ、左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒは、固定チャンバ部１５の背面壁２１の側端部に設けたヒンジ機構１８により、固定チャンバ部１５に対して気密に開閉自在とされている。前記成膜ロール２、巻出しロール３、巻取りロール４などのロール郡は前記記背面壁２１と正面壁２２の壁面に垂直に回転自在に支持されており、また前記カソードボックス７Ｌ，７Ｒは前記側面壁２６Ｌ，２６Ｒに着脱自在に取り付けられている。
【０００７】
このため、フィルム基材を成膜した後、左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒを固定チャンバ部１５から大きく開くだけで、固定チャンバ部１５内のロール郡を取り外すことなく、容易にメンテナンスや段取り作業を行うことができる。また、カソードボックス７Ｌ，７Ｒも側面壁２６Ｌ，２６Ｒに付設されているので、交換やメンテナンスを容易に行うことができる。これらの作業は、移動チャンバ部を開くだけで行うことができるため、設置スペースやメンテナンススペースを小さくすることができる。
【０００８】
上記連続成膜装置は、真空チャンバ１の外枠部２５を固定チャンバ部１５とし、左右の側面壁２６Ｌ，２６Ｒを左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとしたが、固定チャンバ部、移動チャンバ部の設け方はこれに限らず、例えば特許文献３（特開２００６−７７２８４号公報）に記載された分割構造の真空チャンバ１Ａの各分割部とすることができる。すなわち、図１２に示すように、真空チャンバ１Ａの背面壁２１の一方の側端部と正面壁２２の一方の側部と上面壁２３及び下面壁２４を通る第１分割面３１と、前記背面壁２１の他方の側端部と前記正面壁２２の他方の側部と前記上面壁２３及び下面壁２４を通る第２分割面３２とによって、真空チャンバ１Ａを左分割部３４Ｌ、中央分割部３３及び右分割部３４Ｒに３分割し、前記中央分割部３３を固定チャンバ部１５とし、前記左分割部３４Ｌ及び右分割部３４Ｒを左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとしてもよい。このタイプは、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒが開いた際の開口領域がより広くなり、メンテナンス等の作業性をより向上させたものである。図１０及び図１１に示した連続成膜装置を含めて、これらを両サイド解放タイプの連続成膜装置と呼ぶ。
【特許文献１】特開平１０−３６９６７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１６８号公報
【特許文献３】特開２００６−７７２８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
成膜ロールなどのロール群によって搬送されるフィルム基材は、成膜後、巻取りロールに巻き取られるが、搬送中にフィルム基材が蛇行すると、基材の端部が揃わないようになり、巻き取りが不良、著しいは場合は不能になる。従って、搬送中の蛇行を防止するには、基材の搬送に寄与する各ロールの回転軸の軸間平行度（以下、「ロール軸間平行度」という。）を許容範囲内に収めることが重要であり、一般的にはロール軸間平行度は２０μm 程度内に収めることが望ましい。
【００１０】
上記両サイド解放タイプの連続成膜装置において、成膜時に真空チャンバを真空排気すると、大気圧によって固定チャンバ部の背面壁及び正面壁が内側に撓むように変形する。このタイプの連続成膜装置は、上記のとおり、固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間に成膜ロールなどのロール群が壁面に垂直に回転自在に支持されるため、ロール軸間平行度が許容範囲外になると、フィルム基材の蛇行が著しくなり、巻取り不良ないし不能が発生し易いという問題があった。特に、真空チャンバが大型化する程、この傾向は著しくなり、大型化の障害となっている。
【００１１】
この対策として、固定チャンバ部を構成する背面壁及び平面壁の板厚を大きくすることで、これらの壁面の変形を防止することができるが、板厚の増大は真空チャンバの重量の増大を招来し、ひいては装置重量の増大、耐床荷重の増大を招き、トータルコストの増大を余儀なくされる。
【００１２】
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、両サイド解放タイプの連続成膜装置において、真空チャンバの背面壁及び正面壁の板厚を増大することなく、真空成膜時に固定チャンバ部に回転自在に支持されたロール群のロール軸間平行度が許容範囲内に収まる連続成膜装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１（第１発明）は、被成膜基材を搬送しながら成膜する連続成膜装置であって、背面壁とこれに対向配置された正面壁とを上面壁及び下面壁によって連結した固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の左右の開口を閉塞する左右の側面壁をそれぞれ有する左右一対の移動チャンバ部とからなる真空チャンバと、前記真空チャンバ内に収容されて回転自在に設けられた成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に側方から成膜する側方成膜源と、前記被成膜基材を前記成膜ロールに供給する巻出しロール及び成膜後の被成膜基材を巻き取る巻取りロールとを備え、前記固定チャンバ部に対して前記左右の移動チャンバ部を開閉機構により開閉自在に設け、前記成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールは前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持され、前記側方成膜源は前記移動チャンバ部に着脱自在に設けられ、前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように設けられる。
【００１４】
上記第１発明に係る連続成膜装置によれば、左右の移動チャンバ部を固定チャンバ部から開くことによって、固定チャンバ部内のロール郡並びに左右の移動チャンバ部に設けた側方成膜源のメンテナンスや段取り作業を容易に行うことができる。しかもロール群が回転自在に支持される前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等であるので、固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の板厚が比較的薄いものでも、背面壁及び正面壁の変形が面対称となるため、背面壁と正面壁の壁面に垂直に支持されたロール群のロール軸間平行度はほとんど変化しない。このため、被成膜基材を蛇行することなく搬送し、成膜済みの被成膜基材をその端部が揃った状態で巻き取ることができる。もちろん、固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、変形しないように板厚を厚くする必要がないので、真空チャンバひいては連続成膜装置の重量もほとんど増大しない。このため、特に、大型装置の場合、重量軽減、材料コストの軽減の点で極めて有利である。
【００１５】
また、本発明の第２（第２発明）の連続成膜装置は、第１発明と同様、真空チャンバを、固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の側方開口に開閉自在に設けられた左右の移動チャンバ部とで構成し、成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールを前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持し、側方成膜源を前記移動チャンバ部に着脱自在に設け、さらに前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間にその間隔を維持する間隔規制部材を設けたものである。
【００１６】
前記第２発明の連続成膜装置によっても、前記背面壁と正面壁の板厚を増大することなく、固定チャンバ部の背面壁と正面壁のの間に間隔規制部材を設けるだけで、前記背面壁と正面壁の変形を著しく軽減することができ、これらの壁面に垂直に回転自在に設けられたロール群のロール軸間平行度を維持することができ、被成膜基材を蛇行することなく搬送し、端部が揃った状態で巻き取ることができる。もちろん、壁の変形防止のために板厚を増大する必要がないので、大型装置の場合に有利である。
【００１７】
前記間隔規制部材は、前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁に着脱自在に設けることが好ましい。このように設けることにより、移動チャンバ部を開いて固定チャンバ部内のロール群にアクセスする際、前記間隔規制部材を容易に取り外すことができるため、メンテナンスや通紙作業などの作業性を向上させることができる。また、第２発明においても、真空チャンバを減圧したとき、前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁を、それぞれの縦方向の中央に位置する中央横幅部が同量ないしほぼ同量たわむ横断面を備えた板材で形成してもよい。
【００１８】
また、前記第１、第２発明にかかる連続成膜装置において、前記固定チャンバ部の背面壁及び側面壁の板厚を同等とし、真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように前記背面壁及び側面壁に開口を設けることが好ましい。
【００１９】
前記固定チャンバ部の背面壁及び側面壁の板厚を同等とすることにより、各壁の横断面における板厚中心に関する曲げ剛性が同等となり、真空成膜時における前記背面壁、正面壁の変形を面対称にすることがでる。さらに、真空チャンバの真空減圧時に、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように前記背面壁及び側面壁に開口を設けるので、種々の開口を形成しても、真空成膜時における背面壁及び正面壁の変形を面対称に維持することができ、固定チャンバ部に支持されたロール群のロール軸間平行度を維持することができる。特に第２発明にかかる連続成膜装置では、間隔規制部材による固定チャンバ部の背面壁と側面壁との間の間隔の維持と相まって、真空成膜時において、ロール軸間平行度がより変化し難くなり、成膜後の被成膜基材をより安定的に巻き取ることができる。
【００２０】
また、前記第１、第２発明にかかる連続成膜装置において、成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に下方から成膜する下方成膜源を設け、前記固定チャンバ部の正面壁に前記下方成膜源を挿脱自在に取り付ける挿脱用開口を設け、前記固定チャンバ部の背面壁に前記挿脱用開口と対向する部位に同形ないしほぼ同形のダミー開口を設けることができる。
【００２１】
前記下方成膜源を挿脱自在に取り付ける挿脱用開口は、比較的大きなサイズとなり、固定チャンバ部の正面壁の変形に及ぼす影響が無視できないが、固定チャンバ部の背面壁の前記挿脱用開口と対向する部位に、挿脱用開口と同形ないしほぼ同形のダミー開口を設けることにより、固定チャンバ部の背面壁、正面壁に及ぼす前記開口の影響が同等となるため、真空成膜時における背面壁及び正面壁の変形の面対称が維持され、ロール軸間平行度への悪影響を無くすことができる。もちろん、下方成膜源は固定チャンバ部の正面壁から容易に着脱することができるので、メンテナンス性も良好である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１の連続成膜装置によれば、固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等であるので、これらの壁の板厚を増大することなく、真空成膜時においてこれらの壁を面対称に変形させることができる。また、本発明の第２の連続成膜装置によれば、前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間にその間隔を維持する間隔規制部材を設けたものであるから、これらの板厚を増大することなく、真空成膜時におけるこれらの壁の変形を著しく軽減することができる。このため、これらの壁の壁面に垂直に回転自在に支持したロール群のロール軸間平行度が維持され、成膜済みの被成膜基材を良好に巻き取ることができる。特に、前記背面壁及び正面壁壁の変形防止のために板厚を増大する必要がないので、大型装置の場合、重量軽減、材料コストの軽減の点で極めて有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の連続成膜装置の第１実施形態を図１〜図３を参照して説明する。なお、図１０及び図１１に示した従来の連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略することとし、相違点を中心に説明する。
【００２４】
この実施形態に係る連続成膜装置は、背面壁２１とこれと対向配置された正面壁２２とを上面壁２３及び下面壁２４によって連結した、側面視口字形の外枠部２５及びその左右の開口を閉塞する左右の側面壁２６Ｌ，２６Ｒとで構成された真空チャンバ１を備え、前記外枠部２５の背面壁２１の板厚Ｔｂは、正面壁２２の板厚Ｔｆと同厚とされている。
【００２５】
前記外枠部２５が固定チャンバ部１５とされ、前記側面壁２６Ｌ，２６Ｒがそれぞれ左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとされ、これらが固定チャンバ部１５の背面壁２１の側端部に設けたヒンジ機構１８によって固定チャンバ部１５に開閉自在に設けられている。また、外枠部２５からなる固定チャンバ部１５と側面壁２６Ｌ，２６Ｒからなる移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒとの合わせ面にはシール部材が設けられており、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒが閉じた状態では固定チャンバ部１５と気密に一体化する。
【００２６】
前記固定チャンバ部１５は、背面壁２１及び正面壁２２に架設された遮蔽板１１Ａ，１１Ｂによってその内部が縦方向に上部、中部、下部に区画されている。前記固定チャンバ部１５の上部において、巻出しロール３、巻取りロール４、フリーロール５、ロードセルロール６が背面壁２１及び正面壁２２に垂直に回転自在に支持されている。また、前記中部には、成膜ロール２が回転自在に支持され、この成膜ロール２に対して横方向の左右に、マスク１２を介して、スパッタ源となる左右のカソードボックス７Ｌ，７Ｒが配置され、これらは側面壁２６Ｌ，２６Ｒに着脱自在に取り付けられている。前記マスク１２は、成形ロール２の所定領域を成膜するためのものである。前記遮蔽板１１Ａ，１１Ｂは、スパッタ膜の相互汚染を防止するためのものである。また、真空チャンバ１をコンパクトにするため、真空排気ポンプ１０は固定チャンバ部１５の上面壁２３にゲート弁を介して付設されている。なお、図２では前記遮蔽板１１Ａ，１１Ｂ及びマスク１２は記載省略されている。
【００２７】
前記固定チャンバ部１５を構成する正面壁２２には、図３に示すように、正面壁２２の縦中心線上のほぼ中央部に直径１５０mm程度の通紙作業用開口２７が貫通して設けられ、また縦中心線に対して左右対称に直径７０mm程度の内部観察用開口２８が上下２段に貫通して設けられている。前記通紙作業用開口２７には開口を気密に閉塞する開閉蓋が設けられ、また前記内部観察用開口２８には透明蓋が気密に嵌め込まれている。また、図示省略したが、背面壁２２にも成膜ロール２、巻出しロール３、巻取りロール４などの駆動軸を通すための貫通状の開口が開設されている。
【００２８】
この連続成膜装置におけるフィルム基材に対する成膜動作については基本的に従来と同様であり、真空チャンバ１の内部を真空排気した後、巻出しロール３から巻き出されたフィルム基材は、フリーロール５、ロードセルロール６を介して成膜ロール２に連続的に供給され、成膜ロール２の外周面上で右右の側方カソードボックスに各々設けられたターゲットから放出された成膜物質によって成膜された後、再びロードセルロール６、フリーロール５を介して巻取りロール４に巻き取られる。
【００２９】
成膜されたフィルム基材が巻取りロール４に巻き取られると、真空チャンバ１内を大気圧に戻し、図３に示すように、まず左右の移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒを固定チャンバ部１５から離反させて開き、固定チャンバ部１５の両側を解放した後、巻出しロール３、巻取りロール４のボビンの交換や通紙作業を行い、また必要に応じて、各カソードボックス７Ｌ，７Ｒのターゲットの交換を行った後、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒを固定チャンバ部１５に気密に連結一体化し、真空チャンバ１内を真空排気した後、再び成膜を行う。
【００３０】
上記実施形態の連続成膜装置は、固定チャンバ部１５を構成する背面壁２１及び平面壁２２の板厚が等しいので、真空チャンバ１を真空に減圧すると、これらの壁は、内側に凸となるように変形し、背面壁２１と正面壁２２の変形は面対称となる。このため、背面壁２１と正面壁２２の壁面に垂直に回転自在に支持されたロール群の回転軸の軸間平行度はほとんど変化せず、ロール群を走行するフィルム基材は蛇行することなく、安定的に搬送され、巻取りロール４にフィルム基材の端部が揃うように巻き取られる。
【００３１】
ここで、比較的大型の真空チャンバを真空に減圧した際の固定チャンバ部１５を構成する外枠部２５の所定部位の寸法変化の計算例について説明する。図４は、計算に用いた固定チャンバ部１５（外枠部２５）の側面図を示しており、一点鎖線は各壁の板厚中心線、寸法単位はmmであり、各壁の横幅は７００mmである。また、変形の測定基準点は、外枠部２５の高さ中心を通る横中心線と背面壁２１の板厚中心線の交点Ｃｂ及び正面壁２２の板厚中心線の交点Ｃｆ、並びに図に示したようにロール軸の背面壁２１側の支持点Ｐｂ及び正面壁２２側の支持点Ｐｆである。前記ロールは背面壁２１及び正面壁２２の壁面に垂直に支持されるものとし、ロール軸の横方向設置位置は、背面壁２１及び正面壁２２の横幅中心とした。
【００３２】
図５は、背面壁２１の板厚Ｔｂと正面壁２２の板厚Ｔｆとを共に５０mmとした場合における、真空チャンバ内を真空に減圧した際の外枠部（固定チャンバ部）の変形状態を示す板厚中心線と、所定部位の変位状態を示す図である。固定チャンバ部の背面壁２１、正面壁２２は大気圧によって内側に面対称に変形し、Ｃｂ，Ｃｆの内側への変位は、Δｘ１＝Δｘ２＝０．４６mmであり、Ｐｂ，Ｐｆの上方への変位は、Δｙ１＝Δｙ２＝３３μm であった。このため、ロールの中心軸は真空減圧の前後によって傾きは生じず、常に水平に維持されることがわかる。従って、複数のロールを背面壁２１及び正面壁２２の壁面に垂直に支持するように設けた場合、これらのロールのロール軸間平行度も真空減圧の前後で変化せず、フィルム基材は蛇行することなく搬送、巻き取ることができる。
【００３３】
前記第１実施形態では、正面壁２２に通紙作業用開口２７、内部観察用開口２８が設けられ、また背面壁２１にも各種ロールの駆動軸を挿通する開口が設けられているが、同一高さ位置における開口の幅の合計は、せいぜい１５０mm程度であり、正面壁２２あるいは背面壁２１の横幅を７００mmとすると、開口の合計幅はその２１％以下であるので、背面壁２１、正面壁２２の真空減圧時の壁の変形への影響は少なく、それらの変形はほぼ面対称となるので、ロール軸間平行度が許容外になるほどの悪影響はない。もっとも、そのようなロール軸間平行度に影響がない開口でも、背面壁２１、正面壁２２の縦方向の中心線に対してできるだけ対称に、上下方向に分散するように配置することが好ましい。一般的に、開口の幅が正面壁の幅の２５％程度以上になる場合、正面壁２２と背面壁２１の同対向部位に同形の開口を設けることにより、開口の開設による背面壁２１、正面壁２２の真空減圧時における変形の非対称化を防止することができる。
【００３４】
一方、比較例として図６を示す。これは背面壁２１の板厚Ｔｂを５０mm、正面壁２２の板厚Ｔｆを３５mmとした場合における、真空チャンバ内を真空に減圧した際の固定チャンバ部の変形状態を示す板厚中心線と、所定部位の変位状態を示す図である。固定チャンバ部の背面壁２１、正面壁２２は大気圧によって内側に非対称に変形し、Ｃｂ，Ｃｆの内側への変位は、Δｘ１＝０．５mm、Δｘ２＝０．９５mmであり、Ｐｂ，Ｐｆの上方への変位は、Δｙ１＝３５μm 、Δｙ２＝６９μm であった。このため、外枠部２５の横中心線上にロール軸中心線を有する他のロールが壁面に垂直に支持されていたとすると、真空減圧前にこれらのロールの軸間平行度を０μm に調整していても、真空減圧後には３４μm となる。これより、複数のロールを背面壁２１及び正面壁２２の壁面に垂直に支持した場合、これらのロールのロール軸間平行度は真空減圧後にかなり変化し、フィルム基材をロール搬送した場合、蛇行のおそれがあることがわかる。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態にかかる連続成膜装置を図７から図９を参照して説明する。なお、第１実施形態にかかる連続成膜装置と同部材は同符号を付して説明を省略あるいは簡略する。
【００３６】
第２実施形態の連続成膜装置では、固定チャンバ部１５の背面壁２１と正面壁２２との間にその間隔を保持する４本の間隔規制部材４１が壁面に垂直に設けられている。
固定チャンバ部１５の上部に設けた２本の間隔規制部材４１は、固定チャンバ部１５の縦方向の中心部付近であって、ロール群と干渉しない位置、すなわちロードセルロール６のほぼ横で、壁の縦中心線に対して左右対称位置に着脱自在に取り付けられている。前記背面壁２１と正面壁２２の内壁面には、Ｕ字形の受け部を有する支持部材４２が付設されており、前記間隔規制部材４１は前記支持部材４２の受け部に着脱自在に載置されている。
【００３７】
真空チャンバ１が真空減圧されると、上部の２本の間隔規制部材４１の両端部が背面壁２１と正面壁２２の内壁面に直接当接して、壁の内側への変形を阻止するように突っ張る。このため、真空成膜時、固定チャンバ部１５に設けたロール群のロール軸間平行度が変化し難く、フィルム基材を円滑に搬送、巻き取ることができる。前記固定チャンバ部１５の背面壁２１と正面壁２２の板厚Ｔｂ、Ｔｆは同一にする必要はないが、同一厚さとすることにより、間隔規制部材４１が当接していない壁部の変形を面対称にすることができ、ロール軸間平行度の変化をより抑制することができる。固定チャンバ部１５の下部に設けた２本の間隔規制部材４１については後述する下方カソードボックス８について説明する際に言及する。
【００３８】
前記間隔規制部材は、断面が円形や方形の棒材で製作することができる。具体的には、正面壁２２の外形サイズが幅７０cm、高さ１１０cmとすると、真空チャンバ１の内部を真空にしたとき、ここにかかる大気圧による外力は大略７７００ｋｇｆ（７０×１１０×１ｋｇｆ／ｃｍ2 ）であり、３０mm角の中実棒材からなる間隔規制部材２本でこれを受けた場合、部材にかかる圧縮応力は４．２ｋｇｆ／ｍｍ2 程度である。この応力は、材料強度的にも座屈応力的にも問題のないレベルである。このように、間隔規制部材の横断面サイズは、比較的小さくて済み、通紙などの作業に対して邪魔になることはないので、真空チャンバを大型化した場合、かかる間隔規制部材４１を付設したままでも、ロール群へのメンテナンス、通紙作用等を容易に行うことができる。
【００３９】
ところで、梁の自由端分布荷重（両端単純支持梁が等分布荷重を受ける場合）では変位量は梁の長さの４乗に比例し、集中荷重を受ける場合でも長さの３乗に比例するので、背面壁２１及び正面壁２２の縦方向中心部に間隔規制部材４１を設けた場合、変位量は１／８〜１／１６になり、ロール軸の傾きもこれに比例するので、大幅にロール軸間平行度のずれを抑制することができる。例えば、図５の場合、背面壁２１及び正面壁２２の縦方向中心部に間隔規制部材４１を設けると、元の変位量Δｘ１＝Δｘ２＝３３μm は、少なくともその１／８の４μm まで低下させることができる。
【００４０】
また、第２実施形態に係る連続成膜装置では、成膜ロール２の下面に対向するマスク１２が設けられ、このマスク１２の下方に下方カソードボックス８が設けられている。この下方カソードボックス８は、固定チャンバ部１５の正面壁２２に貫通状に設けられた挿脱用開口２９に挿脱自在に取り付けられている。一方、固定チャンバ部１５の背面壁２１には、前記挿脱用開口２９に対向する部位にこれと同形のダミー開口３０が開設され、この開口を気密に閉塞する蓋が取り付けられている。
【００４１】
前記下方カソードボックス８の挿脱は、正面壁２２外に露呈した端部を着脱自在に固定する治具を備えた搬送台車によって行われる。すなわち、前記治具をカソードボックス８の端部に固定すると共に下方カソードボックス８の固定フランジを正面壁２２に締結するボルトを外した後、搬送台車を後退することによって、正面壁２２の手前へ引き出す。下方カソードボックス８を取り付ける場合はその逆を行い、下方カソードボックス８を挿脱用開口２９に挿入した後、固定フランジによって正面壁２２に気密に取り付ける。
【００４２】
前記挿脱用開口２９のサイズは、高さ２００mm、幅３００mm程度であり、正面壁２２の横幅を７００mm程度とすると、実質的な横幅は４００mm程度となる。このため、背面壁２１にダミー開口３０を設けないと、真空チャンバ１の真空減圧時に背面壁２１と正面壁２２との変形が非対称になり、ロール軸間平行度が許容範囲外になり、フィルム基材をロール搬送する際に蛇行するおそれが生じる。この実施形態では、背面壁２１に前記ダミー開口３０を設けているので、背面壁２１及び正面壁２２の変形は面対称になり、ロール軸間平行度が変化しないようにすることができる。
【００４３】
第２実施形態において、固定チャンバ部１５の下部に設けた２本の間隔規制部材４１は、固定チャンバ部１５の正面壁２２に下方カソードボックス８の挿脱用開口２９を設け、背面壁２１にそれに対応したダミー開口３０を設けたため、これらによる壁の剛性の低下を配慮して補助的に付設したものである。下部の間隔規制部材４１は、成膜ロール２の下側に設けたマスク１２の着脱の支障のない位置であって、壁の縦中心線に対して左右対称位置に前記支持部材４２によって着脱自在に取り付けられている。なお、この下部の間隔規制部材４１は、比較的大きなサイズの挿脱用開口、ダミー開口を設けた場合に変形の面対称維持のために有効であるが、必ずしも必要ではない。
【００４４】
前記間隔規制部材４１は、ネジなどによって伸縮可能な構造とすることが好ましい。このような構造にすることにより、間隔規制部材４１の着脱が容易になる。この場合、固定チャンバ部１５の組立時に背面壁２１と正面壁２２との間隔を測定、記録しておくことで、間隔規制部材４１を固定チャンバ部１５に着脱する際に伸縮させることで、着脱が容易になり、また前記間隔規制部材４１の長さを所定の間隔となるように容易に設定することができる。
【００４５】
上記第１、第２実施形態では、移動チャンバ部１６Ｌ，１６Ｒのヒンジ機構１８を背面壁２１の両側端部に設けたが、固定チャンバ部１５の正面壁２１の両側端部に設けてもよい。また、上記実施形態において、固定チャンバ部１５に設けたロール群は、図１０のように、巻出しロール３、巻取りロール４をフリーロール５の下側に設けるようにしてもよい。
【００４６】
また、上記第１、第２実施形態において、固定チャンバ部１５を構成する外枠部２５の連結構造は、各壁を構成する板材を溶接して一体化したものに限らず、両側面壁２６Ｌ，２６Ｒと上面壁２３とを溶接一体化し、下面壁２４のみをボルト等により連結一体化してもよく、あるいは各壁をそれぞれボルト等により連結一体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】第１実施形態の正面図である。
【図４】真空減圧時における各部の変位を求める際に用いた外枠部の側面図である。
【図５】背面壁と正面壁の板厚が等しい場合の外枠部板厚中心線、所定部の変位説明図である。
【図６】背面壁と正面壁の板厚が異なる場合の外枠部板厚中心線、所定部の変位説明図である。
【図７】第２実施形態の連続成膜装置の切り欠き正面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】第２実施形態の正面図である。
【図１０】従来の連続成膜装置の切り欠き正面図である。
【図１１】従来の連続成膜装置の平面図である。
【図１２】他の従来の連続成膜装置の平面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 真空チャンバ、 ２ 成膜ロール、
３ 巻出しロール、 ４ 巻取りロール、
７Ｌ，７Ｒ 側方カソードボックス、８ 下方カソードボックス、
１５ 固定チャンバ部、 １６Ｌ，１６Ｒ 移動チャンバ部、
２１ 背面壁、 ２２ 正面壁、
２３ 上面壁、 ２４ 下面壁、
２５ 外枠部、 ２６Ｌ，２６Ｒ 側面壁
４１ 間隔規制部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜基材を搬送しながら成膜する連続成膜装置であって、
背面壁とこれに対向配置された正面壁とを上面壁及び下面壁によって連結した固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の左右の開口を閉塞する左右の側面壁をそれぞれ有する左右一対の移動チャンバ部とからなる真空チャンバと、前記真空チャンバ内に収容されて回転自在に設けられた成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に側方から成膜する側方成膜源と、前記被成膜基材を前記成膜ロールに供給する巻出しロール及び成膜後の被成膜基材を巻き取る巻取りロールとを備え、
前記固定チャンバ部に対して前記左右の移動チャンバ部を開閉機構により開閉自在に設け、
前記成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールは前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持され、前記側方成膜源は前記移動チャンバ部に着脱自在に設けられ、
前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように設けられた、連続成膜装置。
【請求項２】
被成膜基材を搬送しながら成膜する連続成膜装置であって、
背面壁とこれに対向配置された正面壁とを上面壁及び下面壁によって連結した固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の左右の開口を閉塞する左右の側面壁をそれぞれ有する左右一対の移動チャンバ部とからなる真空チャンバと、前記真空チャンバ内に収容されて回転自在に設けられた成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に側方から成膜する側方成膜源と、前記被成膜基材を前記成膜ロールに供給する巻出しロール及び成膜後の被成膜基材を巻き取る巻取りロールとを備え、
前記固定チャンバ部に対して前記左右の移動チャンバ部を開閉機構により開閉自在に設け、
前記成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールは前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持され、前記側方成膜源は前記移動チャンバ部に着脱自在に設けられ、
前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間にその間隔を維持する間隔規制部材が設けられた、連続成膜装置。
【請求項３】
前記間隔規制部材は、前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁に着脱自在に設けられた請求項２に記載した、連続成膜装置。
【請求項４】
前記固定チャンバ部の背面壁及び側面壁は、それぞれの板厚が同等であり、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように前記背面壁及び側面壁に開口が設けられた、請求項１から３のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
【請求項５】
前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に下方から成膜する下方成膜源が設けられ、前記固定チャンバ部の正面壁に前記下方成膜源を挿脱自在に取り付ける挿脱用開口が設けられ、前記固定チャンバ部の背面壁に前記挿脱用開口と対向する部位に同形ないしほぼ同形のダミー開口が設けられた、請求項１から４のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
【請求項１】
被成膜基材を搬送しながら成膜する連続成膜装置であって、
背面壁とこれに対向配置された正面壁とを上面壁及び下面壁によって連結した固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の左右の開口を閉塞する左右の側面壁をそれぞれ有する左右一対の移動チャンバ部とからなる真空チャンバと、前記真空チャンバ内に収容されて回転自在に設けられた成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に側方から成膜する側方成膜源と、前記被成膜基材を前記成膜ロールに供給する巻出しロール及び成膜後の被成膜基材を巻き取る巻取りロールとを備え、
前記固定チャンバ部に対して前記左右の移動チャンバ部を開閉機構により開閉自在に設け、
前記成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールは前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持され、前記側方成膜源は前記移動チャンバ部に着脱自在に設けられ、
前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁は、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように設けられた、連続成膜装置。
【請求項２】
被成膜基材を搬送しながら成膜する連続成膜装置であって、
背面壁とこれに対向配置された正面壁とを上面壁及び下面壁によって連結した固定チャンバ部と、この固定チャンバ部の左右の開口を閉塞する左右の側面壁をそれぞれ有する左右一対の移動チャンバ部とからなる真空チャンバと、前記真空チャンバ内に収容されて回転自在に設けられた成膜ロールと、前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に側方から成膜する側方成膜源と、前記被成膜基材を前記成膜ロールに供給する巻出しロール及び成膜後の被成膜基材を巻き取る巻取りロールとを備え、
前記固定チャンバ部に対して前記左右の移動チャンバ部を開閉機構により開閉自在に設け、
前記成膜ロール、巻出しロール及び巻取りロールは前記固定チャンバ部の背面壁及び正面壁の壁面に垂直に回転自在に支持され、前記側方成膜源は前記移動チャンバ部に着脱自在に設けられ、
前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁との間にその間隔を維持する間隔規制部材が設けられた、連続成膜装置。
【請求項３】
前記間隔規制部材は、前記固定チャンバ部の背面壁と正面壁に着脱自在に設けられた請求項２に記載した、連続成膜装置。
【請求項４】
前記固定チャンバ部の背面壁及び側面壁は、それぞれの板厚が同等であり、前記真空チャンバを減圧したとき、背面壁と正面壁が内側に曲がることによって生じるたわみが縦方向の任意位置にて同等となるように前記背面壁及び側面壁に開口が設けられた、請求項１から３のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
【請求項５】
前記成膜ロールに巻き掛けられた被成膜基材に下方から成膜する下方成膜源が設けられ、前記固定チャンバ部の正面壁に前記下方成膜源を挿脱自在に取り付ける挿脱用開口が設けられ、前記固定チャンバ部の背面壁に前記挿脱用開口と対向する部位に同形ないしほぼ同形のダミー開口が設けられた、請求項１から４のいずれか１項に記載した連続成膜装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−３１４９２（Ｐ２００８−３１４９２Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０２７２３（Ｐ２００６−２０２７２３）
【出願日】平成１８年７月２６日（２００６．７．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２６日（２００６．７．２６）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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