連続真空蒸着装置
【課題】シール装置で基板や蒸着膜を傷つけることなく、高品質の蒸着膜を連続的に得られる連続真空蒸着装置を提供する。
【解決手段】基板Ｋをその長さ方向に送ることで連続的に基板Ｋを真空容器６に通過させて、真空容器６の内部で連続的に基板Ｋに蒸着を行う連続真空蒸着装置であって、基板Ｋを真空容器６の内部から外部に導く下流側開口部に、基板Ｋを通過させるとともに真空容器６の内部を気密にし得るシール装置６０が設けられ、シール装置６０が、基板Ｋの表裏面との間に隙間を有して配置されたシール部６３と、シール部６３に保持されて隙間を密封する磁性流体６９とを備える。
【解決手段】基板Ｋをその長さ方向に送ることで連続的に基板Ｋを真空容器６に通過させて、真空容器６の内部で連続的に基板Ｋに蒸着を行う連続真空蒸着装置であって、基板Ｋを真空容器６の内部から外部に導く下流側開口部に、基板Ｋを通過させるとともに真空容器６の内部を気密にし得るシール装置６０が設けられ、シール装置６０が、基板Ｋの表裏面との間に隙間を有して配置されたシール部６３と、シール部６３に保持されて隙間を密封する磁性流体６９とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続真空蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続真空蒸着装置は、基板を連続的に送るとともに、真空室の内部において基板に蒸着膜を成長させるものである。連続真空蒸着装置では、通常、基板を連続的に送るために、基板を引き出す巻出しローラと、蒸着膜を成長させた基板を巻き取る巻取りローラとを備えており、これら巻出しローラおよび巻取りローラは、その取り扱いを容易にするため、真空室の外部に配置される。このため、基板が真空室の外部から内部に亘って配置されるので、基板を真空室の外部（内部）から内部（外部）に導くための開口部と、基板を通過させている開口部を密封するためのシール装置とが必要となる。
【０００３】
このようなシール装置として、ゲートバルブの弁体で基板の表裏面を挟む方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ラビリンスシールを用いる方式が開示されている（例えば、特許文献２および３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２４１１６９号公報
【特許文献２】特許２６４６４５７号
【特許文献３】特公平６−６３１０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置は、ゲートバルブの上下の弁体が基板を強く押し付ける方式であるから、連続的に基板を送る方式を採用する連続真空蒸着装置への適用はできないという問題がある。また、上記特許文献２および３に記載の装置は、シール装置が基板に非接触の方式であるが、真空室の内部と外部の差圧により、シール装置に高速の気流が発生する。この高速の気流で基板が煽られて振動し、この振動により基板がシール装置に接触するので、基板や蒸着膜が傷つくという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、シール装置で基板や蒸着膜を傷つけることなく、高品質の蒸着膜を連続的に得られる連続真空蒸着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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る連続真空蒸着装置は、基板をその長さ方向に送ることで連続的に当該基板を真空室に通過させて、当該真空室の内部で連続的に上記基板に蒸着を行う連続真空蒸着装置であって、
上記基板を上記真空室の内部から外部に導く開口部に、当該基板を通過させるとともに当該真空室の内部を気密にし得るシール装置が設けられ、
上記シール装置が、上記基板の表裏面との間に隙間を有して配置された磁極体と、当該磁極体に保持されて上記隙間を密封する磁性流体とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る連続真空蒸着装置は、請求項１に記載の連続真空蒸着装置において、磁極体が、基板の表裏面にそれぞれ面して磁力により磁性流体を保持する一対のヨークと、これらヨークに磁力を帯びさせる磁石部とから構成されているものである。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３に係る連続真空蒸着装置は、請求項１または２に記載の連続真空蒸着装置において、磁極体が、基板の長さ方向に複数配置されたものである。
また、本発明の請求項４に係る連続真空蒸着装置は、請求項２または３に記載の連続真空蒸着装置において、磁石部に、分割された各分割ヨーク部における各磁力を同等にし得る磁力調整部が設けられたものである。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る連続真空蒸着装置は、請求項４に記載の連続真空蒸着装置において、隣り合う分割ヨーク部の間に、漏洩磁束防止用の遮蔽体または空間を設けたものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項６に係る連続真空蒸着装置は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の連続真空蒸着装置において、シール装置が、磁極体に磁性流体を供給する磁性流体供給装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記連続真空蒸着装置によると、シール装置による基板の密封が、固体ではなく流体の磁性流体により行われているので、基板が固体に接触することがなく、また、シール装置で気密が確保されて、基板を振動させる気流が発生しないので、基板や蒸着膜が傷つくことがなく、高品質の蒸着膜を連続的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１〜３に係る連続真空蒸着装置における基板、スペーサおよび保護シートの斜視図である。
【図２】同連続真空蒸着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部側面断面図である。
【図４】同シール装置の図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部側面断面図である。
【図６】同シール装置の図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】同シール装置の一部切欠平面図である。
【図８】本発明の実施例３に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部正面断面図である。
【図９】同シール装置の一部切欠平面図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例１に係る連続真空蒸着装置について図面に基づき説明する。
本実施例１では、連続真空蒸着装置の一例として、カーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置について説明する。
【００１５】
本実施例１においては、カーボンナノチューブを形成する基板として、表裏面および両側端部にＳｉＯ２をコーティングしたステンレス製の薄鋼板、すなわちＳｉＯ２コートステンレス鋼板（薄板材の一例であり、例えば箔材の場合は２０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、ステンレス箔ということもできる。また、板材である場合には、３００μｍ〜数ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。）を用いるようにしたもので、しかも、このステンレス鋼板としては、所定幅で長いもの、つまり帯状のものが用いられる。したがって、このステンレス鋼板はロールに巻き付けられており、カーボンナノチューブの形成に際しては、このロールから引き出されて連続的にカーボンナノチューブが形成されるとともに、このカーボンナノチューブが形成されたステンレス鋼板は、やはり、ロールに巻き取るようにされている。すなわち、一方の巻出しロールからステンレス鋼板を引き出し、この引き出されたステンレス鋼板の表面にカーボンナノチューブを形成（生成）した後、カーボンナノチューブが形成された面にスペーサおよび保護シートを被せた上で、このステンレス鋼板を他方の巻取りロールに巻き取るようにされている。ここで、図１に示すように、スペーサＳは、上記ステンレス鋼板（以下、基板Ｋという）と同形状の帯状のものに矩形開口Ｗが長さ方向で所定間隔おきに形成されたものであり、保護シートＨは、上記基板Ｋと同形状の帯状のものである。このため、基板Ｋのカーボンナノチューブが形成された面にスペーサＳおよび保護シートＨを被せることで、スペーサＳの矩形開口Ｗの内部にカーボンナノチューブが位置し（基板ＫにおけるＦの位置である）、保護シートＨでカーボンナノチューブの表面が覆われて、カーボンナノチューブが保護される。
【００１６】
以下、上述した帯状の基板Ｋの表面にカーボンナノチューブを形成するための熱ＣＶＤ装置について、図２〜図４に基づき説明する。
上記熱ＣＶＤ装置には、図２に示すように、細長い空間部が設けられて成る装置本体１が具備されており、この装置本体１内は、区画壁２により３つの部屋に区画されている。
【００１７】
すなわち、この装置本体１内には、その一端側に位置して基板Ｋが巻き付けられた巻出しロール２１が配置された基板供給室３と、上記装置本体１内の他端側に位置してカーボンナノチューブが形成された基板Ｋを巻き取るための巻取りロール２８が配置された基板回収室４と、上記基板供給室３と基板回収室４との間に位置して基板Ｋにカーボンナノチューブを形成する設備が配置された中間室５とが具備されている。この中間室５内には、巻出しロール２１から引き出された基板Ｋを導き負圧下（１〜１０００Ｐａ程度）で当該基板Ｋにカーボンナノチューブを形成するための真空容器（真空室である）６が配置されている。なお、以下では便宜上、巻出しロール２１が配置された側を上流側、巻取りロール２８が配置された側を下流側という。
【００１８】
上記中間室５の内部における上記真空容器６の上部の空間は、上下流方向に５つの小部屋に区画されている。これら５つの小部屋のうち、上流側から２〜４番目の小部屋は、それぞれ第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３である。これら第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３の内部には、それぞれ複数（例えば３つ）の電熱ヒータ１４と、これら電熱ヒータ１４の上方に配置されて当該電熱ヒータ１４の熱を下方に反射するゴールドミラー１５とが設けられている。また、これら第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３の下壁部（真空容器６の上壁部でもある）には、電熱ヒータ１４の熱を真空容器６の内部に伝達させるための石英窓１６がそれぞれ設けられている。上記真空容器６内において上記第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３と隣接する小部屋は、詳しくは後述するが、それぞれ予熱室３６、前処理室３８および反応室４５である。
【００１９】
上記基板供給室３内には、スペーサＳが巻き付けられたスペーサ用ロール２２が巻出しロール２１の下方に配置され、保護シートＨが巻き付けられた保護シート用ロール２３がスペーサ用ロール２２の下方に配置されている。これら巻出しロール２１、スペーサ用ロール２２および保護シート用ロール２３の下流側には、これらロール２１，２２，２３から引き出された基板Ｋ、スペーサＳおよび保護シートＨを上からこの順で重ねて圧着する上流側圧着ロール２４が配置されている。なお、以下では、基板Ｋ、スペーサＳおよび保護シートＨを重ねて圧着したものを、積層シートという。
【００２０】
上記真空容器６には、その上流側壁面に形成されて積層シートを基板供給室３から導く上流側開口部と、下流側壁面に形成されて積層シートを基板回収室４に導く下流側開口部とを有する。また、上流側開口部および下流側開口部には、積層シートを通過させるとともに真空容器６の内部を気密にし得るシール装置６０がそれぞれ設けられている。
【００２１】
上記真空容器６内は、さらに６つの小部屋に区画されている。すなわち、この真空容器６内には、その上流側に位置して積層シートを基板ＫとスペーサＳおよび保護シートＨとに分離する分離室３１と、この分離室３１の上部に位置して積層シートから分離された基板Ｋを予熱する予熱室３６と、上記分離室３１および予熱室３６の下流側に位置して予熱された基板Ｋに鉄触媒（図１に示す）Ｆを印刷する前処理室３８と、この前処理室３８の下流側に位置して第１真空ポンプ４３により真空容器６の内部を負圧にし得る吸引室４１と、この吸引室４１の下流側に位置して基板Ｋに印刷された鉄触媒上にカーボンナノチューブを形成する反応室４５と、この反応室４５の下流側に位置して基板ＫにスペーサＳおよび保護シートＨを圧着することで当該基板Ｋに形成されたカーボンナノチューブを保護する保護室５１とが具備されている。ここで、上記前処理室３８には不活性ガス供給管３９が設けられ、上記吸引室４１には上記第１真空ポンプ４３に接続された第１吸引管４２が設けられ、上記反応室４５には第２真空ポンプ４７に接続された第２吸引管４６と反応ガス供給管４８とが設けられている。なお、これら６つの小部屋３１，３６，３８，４１，４５，５１は互いに連通している。すなわち、上記真空容器６内の６つの小部屋は、上記吸引室４１の内部を第１真空ポンプ４３で負圧にすると、または上記反応室４５の内部を第２真空ポンプ４７で負圧にすると、他の５つの小部屋も（つまり真空容器６の内部全て）負圧になり、同様に、上記前処理室３８の内部に上記不活性ガス供給管３９からヘリウムガス（Ｈｅ）を供給すると、他の５つの小部屋も（つまり真空容器６の内部全て）ヘリウムガスで満たされる構造である。
【００２２】
上記分離室３１内には、シール装置６０および上流側開口部を通過させた積層シートを上方の基板Ｋと下方のスペーサＳおよび保護シートＨとに分離する分離ロール３２が当該上流側開口部の下流側に配置され、分離された基板Ｋを案内する上流側基板案内ロール３３が上記分離ロール３２の下流側上方に配置され、分離されたスペーサＳおよび保護シートＨを案内する上流側保護部案内ロール３４が上流側基板案内ロール３３の下方に配置されている。また、上記予熱室３６は、上記第１加熱室１１の直下に隣接しており、基板Ｋを通過させて第１加熱室１１からの熱で当該基板Ｋを加熱（予熱）するものである。さらに、上記前処理室３８は、第２加熱室１２の直下に隣接しており、基板Ｋに鉄触媒Ｆを印刷する触媒印刷器（図示しない）が設けられて、基板Ｋを通過させて第２加熱室１２からの熱で当該基板Ｋを加熱しながら触媒印刷器で当該基板Ｋに鉄触媒Ｆを印刷するものである。また、上記反応室４５は、第３加熱室１３の直下に隣接しており、基板Ｋを通過させて第２加熱室１２からの熱で当該基板Ｋを加熱しながら、反応ガス供給管４８で供給されたアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）により当該基板Ｋに印刷された鉄触媒Ｆ上にカーボンナノチューブを形成するものである。上記保護室５１内には、基板Ｋを冷却するととともに当該基板Ｋの張力を制御する調整ロール５２が配置され、カーボンナノチューブが形成された基板Ｋを案内する下流側基板案内ロール５３が上記調整ロール５２の下流側に配置され、スペーサＳおよび保護シートＨを案内する下流側保護部案内ロール５４が上記下流側基板案内ロール５３の下方に配置され、下流側基板案内ロール５３からの基板Ｋと下流側保護部案内ロール５４からのスペーサＳおよび保護シートＨとを圧着する下流側圧着ロール５５が下流側基板案内ロール５３および下流側保護部案内ロール５４の下流側に配置されている。
【００２３】
上記基板回収室４内には、下流側開口部およびこれに設けられたシール装置６０を通過させた積層シートを案内する製品案内ロール２７が当該シール装置６０の下流側に配置され、積層シートを回収する巻取りロール２８が製品案内ロール２７の下流側に配置されている。
【００２４】
以下、本発明の要旨であるシール装置６０について、図３および図４に基づき詳しく説明する。
上記シール装置６０は、上記真空容器６の上流側開口部および下流側開口部から、それぞれ基板供給室３内および基板回収室４内に突出するように設けられており、積層シートを通過させるとともに真空容器６の内部を気密にし得るものである。
【００２５】
上記シール装置６０は、図３に示すように、上記真空容器６の上流側開口部および下流側開口部の縁からそれぞれ突出させた中空の直方体形状である案内体６１と、これら案内体６１において上下流方向（積層シートの送り方向）に複数配置されたシール部（磁極体である）６３とを備えている。
【００２６】
上記案内体６１は、直方体の内部に、上下流方向に貫通して形成した空間であって積層シートを通過させ得る基板通過部６２を有するものである。この基板通過部６２は、上流側開口部または下流側開口部に連通する空間である。また、上記各シール部６３は、積層シートをその幅方向および厚さ方向で密封して、この密封した位置の上流側と下流側との気密を確保し得るものである。このため、上記シール装置６０は、上記シール部６３が案内体６１において上下流方向に複数配置されることで、当該シール装置６０の上流側と下流側、すなわち真空容器６の内部を確実に気密し得るものである。ここで、上記複数のシール部６３は、いずれかのシール部６３が必ずスペーサＳの矩形開口Ｗでない部分を常に密封するような間隔で配置されている。言い換えれば、隣り合うシール部６３の間隔においてシール部６３で密封できない上下流方向の距離が、隣り合う矩形開口Ｗにおける上流側矩形開口Ｗの下流側端辺と下流側矩形開口Ｗの上流側端辺との距離よりも小さくなるように、シール部６３同士の間隔が設定される。また、最上流側のシール部６３と最下流側のシール部６３との間隔は、矩形開口Ｗの間隔より大きい構成となっている。なお、以下では便宜上、積層シートの幅方向を左右方向という。
【００２７】
上記各シール部６３は、図４に示すように、案内体６１の左右側にそれぞれ配置されてコイル６５が巻き付けられた軸芯部（磁石部の一例である）６４と、左右の両軸芯部６４の両上端および両下端から案内体６１を貫通して基板通過部６２に達する上下の貫通ヨーク部６７と、基板通過部６２において上側の左右の貫通ヨーク部６７同士および下側の左右の貫通ヨーク部６７同士からそれぞれ連続するとともに積層シートの表裏面に張り出した上下の対面ヨーク部６８と、これら上下の対面ヨーク部６８に保持される磁性流体６９とから構成される。また、上記各コイル６５は、直流電源６６が接続されており、この直流電源６６で直流電流が流されることにより、上記軸芯部６４を磁化し得るものである。さらに、上記対面ヨーク部６８は、磁化した上記軸芯部６４により貫通ヨーク部６７とともに磁力を帯び、磁性流体６９を保持するものである。すなわち、上記貫通ヨーク部６７および対面ヨーク部６８が、ヨークとして作用するものである。なお、上下の対面ヨーク部６８の隙間が積層シートを通過させる空間となり、上記磁性流体６９は、上下の対面ヨーク部６８の隙間において積層シートをその幅方向および厚さ方向で囲うように満たされるものである。また、上記磁性流体６９には、水または油に強磁性超微粒子（例えば直径１０ｎｍ程度のマグネタイトや複合フェライトなどである）を界面活性剤で分散させたものが用いられる。
【００２８】
上記各シール部６３の気密構造としては、図３および図４に示すように、基板通過部６２の上壁部および下壁部にそれぞれ上の対面ヨーク部６８の上端部および下の対面ヨーク部６８の下端部が密接するとともに、基板通過部６２の側壁部に上下の対面ヨーク部６８の側端部が密接しており、これら上下の対面ヨーク部６８の隙間において積層シートを囲うように磁性流体６９が満たされることで、当該シール部６３の上流側と下流側とで気密が確保される。なお、上下の対面ヨーク部６８と積層シートの表裏面との間は、カーボンナノチューブの形成に悪影響を与えることなく気密を確保できる大きさが好ましく、具体的には０．５〜２．０ｍｍ程度である。
【００２９】
以下、上記連続真空蒸着装置の動作について説明する。
予め、真空容器６の内部は、不活性ガス供給管３９で供給されたヘリウムガスが満たされ、その後、吸引室４１および反応室４５から、第１真空ポンプ４３および第２真空ポンプ４７でヘリウムガスが空気とともに排出されることにより、所定の真空度にされる。なお、基板供給室３および基板回収室４の内部は大気圧であるが、真空容器６の上流側開口部および下流側開口部に設けられたシール装置６０により、当該真空容器６の内部は所定の真空度に維持される。
【００３０】
基板供給室３では、基板Ｋが巻取りロール２８から引き出されるとともに、スペーサＳおよび保護シートＨがそれぞれスペーサ用ロール２２および保護シート用ロール２３から引き出され、これら基板Ｋ、スペーサＳおよび保護シートＨが上流側圧着ロール２４で圧着されて積層シートを形成する。そして、この積層シートを送り、シール装置６０および上流側開口部に通過させる。
【００３１】
一方、シール装置６０の各シール部６３において、直流電源６６でコイル６５に電流を流し、軸芯部６４を磁化して貫通ヨーク部６７とともに上下の対面ヨーク部６８に磁力を帯びさせる。磁力を帯びた上下の対面ヨーク部６８は、これら上下の対面ヨーク部６８の隙間において積層シートを囲うように磁性流体６９を保持して、シール装置６０（具体的には各シール部６３）の上流側と下流側とで気密が確保される。
【００３２】
シール装置６０および上流側開口部を通過した積層シートは、分離室３１の分離ロール３２により、基板Ｋと、スペーサＳおよび保護シートＨとに分離される。基板Ｋは上流側基板案内ロール３３で案内されて予熱室３６に導かれ、この予熱室３６の内部で基板Ｋが加熱（予熱）される。そして、基板Ｋは、前処理室３８で鉄触媒Ｆが印刷されるとともに、吸引室４１を通過して反応室４５に導かれる。反応室４５では、基板Ｋに印刷された鉄触媒Ｆに、反応ガス供給管４８で供給されたアセチレンガスを導くことで、カーボンナノチューブが形成される。カーボンナノチューブが形成された基板Ｋは、保護室５１の下流側基板案内ロール５３で案内されて下流側圧着ロール５５に導かれる。
【００３３】
一方で、分離ロール３２で分離されたスペーサＳおよび保護シートＨは、分離室３１の上流側保護部案内ロール３４で案内されて、予熱室３６の下方から前処理室３８、吸引室４１および反応室４５を通過し、保護室５１の下流側保護部案内ロール５４で案内されて下流側圧着ロール５５に導かれる。そして、保護室５１の下流側圧着ロール５５で、基板Ｋと、スペーサＳおよび保護シートＨとが、再び圧着されて積層シートを形成する。当然ながら、保護室５１内の積層シートは、その基板Ｋにカーボンナノチューブが形成されたものである。
【００３４】
この積層シートを、下流側開口部およびシール装置６０を通過させるとともに、製品案内ロール２７で案内して巻取りロール２８で巻き取る。この巻取りロール２８で巻き取られた積層シートが製品となる。
【００３５】
このように、シール装置６０による基板Ｋの密封が、固体ではなく流体の磁性流体６９により行われているので、基板Ｋやカーボンナノチューブが固体に接触することがなく、また、シール装置６０で気密が確保されて、基板Ｋを振動させる気流が発生しないので、基板Ｋやカーボンナノチューブが傷つくことなく、高品質のカーボンナノチューブを連続的に形成することができる。
【実施例２】
【００３６】
上記実施例１に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、シール装置６０における対面ヨーク部６８が、各シール部６３で上下に１つずつ配置されたものである。これに対して、本実施例２に係るシール装置では、図６および図７に示すように、実施例１での対面ヨーク部６８に該当する箇所を左右方向に４つに分割し、これら４つの分割されたそれぞれにおける磁力を均一にし得るように構成したものである。さらに、本実施例２に係るシール装置７０は、ヨークに磁性流体６９を新たに供給するための磁性流体供給装置９１を具備させたものである。なお、これら以外の構成については、上記実施例１と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００３７】
ところで、本実施例２に係るシール装置７０も、実施例１と同様に、それぞれ上流側開口部および下流側開口部に設けられたものであるが、以下では上流側開口部に設けられた方に着目して、図５〜図７に基づき説明する。
【００３８】
まず、シール部７３について説明する。
上記シール部７３におけるヨークの磁性流体を保持する部分は、上述したように、実施例１での対面ヨーク部６８を左右方向に４つに分割したもの（分割されたそれぞれを分割ヨーク部７８，８８という）であり、図６および図７に示すように、上下のこれら分割ヨーク部７８，８８は、それぞれ軸芯部７４，８４から上下の貫通ヨーク部７７，８７により連続したものである。なお、以下では便宜上、分割ヨーク部７８，８８のうち、左右側（外側）の２つを外側対面ヨーク部７８といい、中央側（内側）の２つを内側対面ヨーク部８８という。
【００３９】
上記シール部７３において、図７に示すように、上下の外側対面ヨーク部７８に磁力を帯びさせる外側用軸芯部７４と、これら両外側用軸芯部７４から上下の外側対面ヨーク部７８に連続する上下の外側用貫通ヨーク部７７とは、実施例１での軸芯部６４および貫通ヨーク部６７と同一の構成である。一方、上下の内側対面ヨーク部８８に磁力を帯びさせる内側用軸芯部８４は、図７に示すように、外側用軸芯部７４の上流側に配置されたものである。また、これら両内側用軸芯部８４から上下の内側対面ヨーク部８８に連続する上下の内側用貫通ヨーク部８７は、上下の外側対面ヨーク部７８の上流側において左右側（外側）から中央側（内側）まで伸びるとともに当該中央側で下流側に屈曲した形状である。すなわち、上下の内側用貫通ヨーク部８７は、内側用軸芯部８４から上下の内側対面ヨーク部８８に連続するとともに、外側用貫通ヨーク部７７および外側用軸芯部７４と干渉しないように配置されたものである。一方、外側用軸芯部７４に巻き付けられたコイル６５には、外側用直流電源（磁力調整部の一例である）７６が接続され、内側用軸芯部８４に巻き付けられたコイル６５には、内側用直流電源（磁力調整部の一例である）８６が接続されており、各分割ヨーク部７８，８８の磁力を調整できるように構成されている。
【００４０】
次に、磁性流体供給装置９１について図５および図６に基づき説明する。なお、図７ではシール部７３の構成を見やすくするため、磁性流体供給装置９１の図示を省略する。
シール装置７０における磁性流体６９は、分割ヨーク部７８，８８の磁力により保持されるが、積層シートがシール装置７０を通過するに伴い、各分割ヨーク部７８，８８に保持された磁性流体６９の一部は、積層シートとともに下流側に送られることで、喪失していく。上記磁性流体供給装置９１は、この喪失した分の磁性流体６９を補充するものである。図５および図６に示すように、上記磁性流体供給装置９１は、案内体６１の上方に位置して各分割ヨーク部７８，８８に供給する磁性流体６９が蓄えられたタンク部９２と、このタンク部９２から各分割ヨーク部７８，８８に所望の磁性流体６９を供給する複数の供給部９３と、上記タンク部９２および供給部９３による磁性流体６９の供給量を調整する制御部（図示せず）とから構成される。
【００４１】
上記供給部９３は、シール装置７０における分割ヨーク部７８，８８の数だけ設けられている。各供給部９３は、上記タンク部９２に上端部が接続されて下端部が各分割ヨーク部７８，８８の上流側まで伸びたノズル９４と、このノズル９４に設けられてその内部を通過する磁性流体６９の流量を調整するバルブ９５と、上記ノズル９４の下端部に設けられて各分割ヨーク部７８，８８と積層シートとの隙間に磁性流体６９を供給する供給口９６とが具備されている。また、上記制御部は、上記バルブ９５の開度を調整することで、（１）常に磁性流体６９を供給する、（２）一定時間間隔で定量の磁性流体６９を供給する、（３）真空計等で真空容器６内の真空度を計測し当該真空度が下がると磁性流体６９を供給する、ように構成されたものである。また、上記（１）については、各分割ヨーク部７８，８８に保持された磁性流体６９の表面位置をセンサー等で検出し、その表面位置が常に一定となるように磁性流体６９を供給するものであってもよい。
【００４２】
以下、本実施例２に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置の動作における上記実施例１との相違点、すなわち、本実施例２に係るシール装置７０の動作について説明する。
【００４３】
シール装置７０の外側用直流電源７６および内側用直流電源８６で各コイル６５に電流を流し、各軸芯部７４，８４を磁化して各分割ヨーク部７８，８８に磁力を帯びさせる。ここで、外側用直流電源７６および内側用直流電源８６の電圧が同一だと、内側用貫通ヨーク部８７は外側用貫通ヨーク部７７より長いので、内側対面ヨーク部８８では外側対面ヨーク部７８よりも磁力が弱くなる。このため、内側用軸芯部８４に接続された内側用直流電源８６の電圧を外側用直流電源７６の電圧よりも若干高くすることで、外側対面ヨーク部７８と内側対面ヨーク部８８との磁力を均一にする。
【００４４】
ここで、積層シートがシール装置７０を通過するに伴い、各分割ヨーク部７８，８８に保持された磁性流体６９の一部は、積層シートとともに案内体６１の外部（下流側）に送られることで喪失する。この喪失した分を補充するため、磁性流体供給装置９１により適量の磁性流体６９が各分割ヨーク部７８，８８に供給される。この磁性流体６９の供給量は、制御部により調整される。
【００４５】
このように、本実施例２に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、外側対面ヨーク部７８および内側対面ヨーク部８８で磁力を均一にすることで、保持される磁性流体６９の量も均一となり、また、磁性流体６９の喪失分を磁性流体供給装置９１で補充するため、確実に気密が確保されることで、一層高品質のカーボンナノチューブを形成することができる。
【実施例３】
【００４６】
上記実施例２に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、シール部７３における内側用軸芯部８４を、外側用軸芯部７４の上流側に配置したものである。これに対して、本実施例３に係るシール装置７０では、シール部７３における内側用軸芯部８４を、外側用軸芯部７４の上流側ではなく左右側（外側）に配置したものである。なお、これ以外の構成については、上記実施例２と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００４７】
まず、各シール部７３における外側用貫通ヨーク部７７’および内側用貫通ヨーク部８７’について説明する。
図８に示すように、両外側用軸芯部７４から上下の外側対面ヨーク部７８に連続する上下の外側用貫通ヨーク部７７’は、両外側用軸芯部７４の上下端から中央側（内側）まで伸びるとともに当該中央側で案内体６１側に屈曲して基板通過部６２に達する形状である。また、両内側用軸芯部８４から上下の内側対面ヨーク部８８に連続する上下の内側用貫通ヨーク部８７’は、両内側用軸芯部８４の上下端から中央側（内側）まで伸びるとともに当該中央側で案内体６１側に屈曲して基板通過部６２に達する形状である。なお、内側用貫通ヨーク部８７’は、外側用貫通ヨーク部７７’との干渉を防ぐため、外側用貫通ヨーク部７７’に比べて案内体６１から遠い位置に配置されている。
【００４８】
このように、本実施例３に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、外側用軸芯部７４と内側用軸芯部８４が上下流方向に配置されることなく、シール部７３同士の間隔を小さくできることから、シール装置７０におけるシール部７３の数を増やすことができ、より確実に気密が確保されることで、より一層高品質のカーボンナノチューブを形成することができる。
【実施例４】
【００４９】
上記実施例１に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置では、磁石部として電磁石を用いたもの、すなわち、コイル６５が巻き付けられた軸芯部６４を有するものである。これに対して、本実施例４に係るシール部では、磁石部として永久磁石を用いたものである。なお、これ以外の構成については、上記実施例１と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００５０】
本実施例４に係るシール部は、実施例１でのコイル６５および直流電源６６を用いる代わりに、図１０に示すように、軸芯部６４の一部に永久磁石１０５を用いて、磁石部を構成したものである。これにより、電力を消費せずにシール部１０３を機能させることができる。
【００５１】
ところで、本実施例４では、上記実施例１での磁石部に永久磁石１０５を用いたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、上記実施例２または３の磁石部に永久磁石を用いたものであってもよい。
【００５２】
また、上記実施例１〜３では、連続真空蒸着装置の一例としてカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置について説明したが、これに限定されるものではなく、上述したシール装置６０，７０が設けられた連続真空蒸着装置であればよい。
【００５３】
また、上記実施例１〜３では、コイル６５に接続された電源として直流電源６６，７６，８６について説明したが、交流電源を用いてもよい。
さらに、上記実施例２ではシール装置７０が磁性流体供給装置９１を備えたものとして説明したが、実施例１，３および４においても、シール装置が磁性流体供給装置９１を備えたものであってもよい。
【００５４】
また、上記実施例２および３では、各シール部７３における分割ヨーク部７８，８８同士の間について説明しなかったが、隣り合う分割ヨーク部７８，８８の磁力の影響を受けないためにも、これらの間に漏洩磁束防止用の遮蔽体または空間を設けてもよい。この遮蔽体は、テフロン（登録商標）、プラスチック膜または塗装膜などである。
【符号の説明】
【００５５】
Ｋ 基板
Ｓ スペーサ
Ｈ 保護シート
１ 装置本体
２ 区画壁
３ 基板供給室
４ 基板回収室
５ 中間室
３１ 分離室
３６ 予熱室
３８ 前処理室
４１ 吸引室
４５ 反応室
５１ 保護室
６０ シール装置
６１ 案内体
６２ 基板通過部
６３ シール部
６４ 軸芯部
６５ コイル
６６ 直流電源
６７ 貫通ヨーク部
６８ 対面ヨーク部
６９ 磁性流体
９１ 磁性流体供給装置
９２ タンク部
９３ 供給部
９４ ノズル
９５ バルブ
９６ 供給口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続真空蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
連続真空蒸着装置は、基板を連続的に送るとともに、真空室の内部において基板に蒸着膜を成長させるものである。連続真空蒸着装置では、通常、基板を連続的に送るために、基板を引き出す巻出しローラと、蒸着膜を成長させた基板を巻き取る巻取りローラとを備えており、これら巻出しローラおよび巻取りローラは、その取り扱いを容易にするため、真空室の外部に配置される。このため、基板が真空室の外部から内部に亘って配置されるので、基板を真空室の外部（内部）から内部（外部）に導くための開口部と、基板を通過させている開口部を密封するためのシール装置とが必要となる。
【０００３】
このようなシール装置として、ゲートバルブの弁体で基板の表裏面を挟む方式が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、ラビリンスシールを用いる方式が開示されている（例えば、特許文献２および３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２４１１６９号公報
【特許文献２】特許２６４６４５７号
【特許文献３】特公平６−６３１０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置は、ゲートバルブの上下の弁体が基板を強く押し付ける方式であるから、連続的に基板を送る方式を採用する連続真空蒸着装置への適用はできないという問題がある。また、上記特許文献２および３に記載の装置は、シール装置が基板に非接触の方式であるが、真空室の内部と外部の差圧により、シール装置に高速の気流が発生する。この高速の気流で基板が煽られて振動し、この振動により基板がシール装置に接触するので、基板や蒸着膜が傷つくという問題があった。
【０００６】
そこで本発明は、シール装置で基板や蒸着膜を傷つけることなく、高品質の蒸着膜を連続的に得られる連続真空蒸着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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る連続真空蒸着装置は、基板をその長さ方向に送ることで連続的に当該基板を真空室に通過させて、当該真空室の内部で連続的に上記基板に蒸着を行う連続真空蒸着装置であって、
上記基板を上記真空室の内部から外部に導く開口部に、当該基板を通過させるとともに当該真空室の内部を気密にし得るシール装置が設けられ、
上記シール装置が、上記基板の表裏面との間に隙間を有して配置された磁極体と、当該磁極体に保持されて上記隙間を密封する磁性流体とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る連続真空蒸着装置は、請求項１に記載の連続真空蒸着装置において、磁極体が、基板の表裏面にそれぞれ面して磁力により磁性流体を保持する一対のヨークと、これらヨークに磁力を帯びさせる磁石部とから構成されているものである。
【０００９】
さらに、本発明の請求項３に係る連続真空蒸着装置は、請求項１または２に記載の連続真空蒸着装置において、磁極体が、基板の長さ方向に複数配置されたものである。
また、本発明の請求項４に係る連続真空蒸着装置は、請求項２または３に記載の連続真空蒸着装置において、磁石部に、分割された各分割ヨーク部における各磁力を同等にし得る磁力調整部が設けられたものである。
【００１０】
また、本発明の請求項５に係る連続真空蒸着装置は、請求項４に記載の連続真空蒸着装置において、隣り合う分割ヨーク部の間に、漏洩磁束防止用の遮蔽体または空間を設けたものである。
【００１１】
さらに、本発明の請求項６に係る連続真空蒸着装置は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の連続真空蒸着装置において、シール装置が、磁極体に磁性流体を供給する磁性流体供給装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
上記連続真空蒸着装置によると、シール装置による基板の密封が、固体ではなく流体の磁性流体により行われているので、基板が固体に接触することがなく、また、シール装置で気密が確保されて、基板を振動させる気流が発生しないので、基板や蒸着膜が傷つくことがなく、高品質の蒸着膜を連続的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１〜３に係る連続真空蒸着装置における基板、スペーサおよび保護シートの斜視図である。
【図２】同連続真空蒸着装置の概略構成を示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部側面断面図である。
【図４】同シール装置の図３におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の実施例２に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部側面断面図である。
【図６】同シール装置の図５におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図７】同シール装置の一部切欠平面図である。
【図８】本発明の実施例３に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部正面断面図である。
【図９】同シール装置の一部切欠平面図である。
【図１０】本発明の実施例４に係る連続真空蒸着装置におけるシール装置の要部正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例１に係る連続真空蒸着装置について図面に基づき説明する。
本実施例１では、連続真空蒸着装置の一例として、カーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置について説明する。
【００１５】
本実施例１においては、カーボンナノチューブを形成する基板として、表裏面および両側端部にＳｉＯ２をコーティングしたステンレス製の薄鋼板、すなわちＳｉＯ２コートステンレス鋼板（薄板材の一例であり、例えば箔材の場合は２０〜３００μｍ程度の厚さのものが用いられ、ステンレス箔ということもできる。また、板材である場合には、３００μｍ〜数ｍｍ程度の厚さのものが用いられる。）を用いるようにしたもので、しかも、このステンレス鋼板としては、所定幅で長いもの、つまり帯状のものが用いられる。したがって、このステンレス鋼板はロールに巻き付けられており、カーボンナノチューブの形成に際しては、このロールから引き出されて連続的にカーボンナノチューブが形成されるとともに、このカーボンナノチューブが形成されたステンレス鋼板は、やはり、ロールに巻き取るようにされている。すなわち、一方の巻出しロールからステンレス鋼板を引き出し、この引き出されたステンレス鋼板の表面にカーボンナノチューブを形成（生成）した後、カーボンナノチューブが形成された面にスペーサおよび保護シートを被せた上で、このステンレス鋼板を他方の巻取りロールに巻き取るようにされている。ここで、図１に示すように、スペーサＳは、上記ステンレス鋼板（以下、基板Ｋという）と同形状の帯状のものに矩形開口Ｗが長さ方向で所定間隔おきに形成されたものであり、保護シートＨは、上記基板Ｋと同形状の帯状のものである。このため、基板Ｋのカーボンナノチューブが形成された面にスペーサＳおよび保護シートＨを被せることで、スペーサＳの矩形開口Ｗの内部にカーボンナノチューブが位置し（基板ＫにおけるＦの位置である）、保護シートＨでカーボンナノチューブの表面が覆われて、カーボンナノチューブが保護される。
【００１６】
以下、上述した帯状の基板Ｋの表面にカーボンナノチューブを形成するための熱ＣＶＤ装置について、図２〜図４に基づき説明する。
上記熱ＣＶＤ装置には、図２に示すように、細長い空間部が設けられて成る装置本体１が具備されており、この装置本体１内は、区画壁２により３つの部屋に区画されている。
【００１７】
すなわち、この装置本体１内には、その一端側に位置して基板Ｋが巻き付けられた巻出しロール２１が配置された基板供給室３と、上記装置本体１内の他端側に位置してカーボンナノチューブが形成された基板Ｋを巻き取るための巻取りロール２８が配置された基板回収室４と、上記基板供給室３と基板回収室４との間に位置して基板Ｋにカーボンナノチューブを形成する設備が配置された中間室５とが具備されている。この中間室５内には、巻出しロール２１から引き出された基板Ｋを導き負圧下（１〜１０００Ｐａ程度）で当該基板Ｋにカーボンナノチューブを形成するための真空容器（真空室である）６が配置されている。なお、以下では便宜上、巻出しロール２１が配置された側を上流側、巻取りロール２８が配置された側を下流側という。
【００１８】
上記中間室５の内部における上記真空容器６の上部の空間は、上下流方向に５つの小部屋に区画されている。これら５つの小部屋のうち、上流側から２〜４番目の小部屋は、それぞれ第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３である。これら第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３の内部には、それぞれ複数（例えば３つ）の電熱ヒータ１４と、これら電熱ヒータ１４の上方に配置されて当該電熱ヒータ１４の熱を下方に反射するゴールドミラー１５とが設けられている。また、これら第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３の下壁部（真空容器６の上壁部でもある）には、電熱ヒータ１４の熱を真空容器６の内部に伝達させるための石英窓１６がそれぞれ設けられている。上記真空容器６内において上記第１加熱室１１、第２加熱室１２および第３加熱室１３と隣接する小部屋は、詳しくは後述するが、それぞれ予熱室３６、前処理室３８および反応室４５である。
【００１９】
上記基板供給室３内には、スペーサＳが巻き付けられたスペーサ用ロール２２が巻出しロール２１の下方に配置され、保護シートＨが巻き付けられた保護シート用ロール２３がスペーサ用ロール２２の下方に配置されている。これら巻出しロール２１、スペーサ用ロール２２および保護シート用ロール２３の下流側には、これらロール２１，２２，２３から引き出された基板Ｋ、スペーサＳおよび保護シートＨを上からこの順で重ねて圧着する上流側圧着ロール２４が配置されている。なお、以下では、基板Ｋ、スペーサＳおよび保護シートＨを重ねて圧着したものを、積層シートという。
【００２０】
上記真空容器６には、その上流側壁面に形成されて積層シートを基板供給室３から導く上流側開口部と、下流側壁面に形成されて積層シートを基板回収室４に導く下流側開口部とを有する。また、上流側開口部および下流側開口部には、積層シートを通過させるとともに真空容器６の内部を気密にし得るシール装置６０がそれぞれ設けられている。
【００２１】
上記真空容器６内は、さらに６つの小部屋に区画されている。すなわち、この真空容器６内には、その上流側に位置して積層シートを基板ＫとスペーサＳおよび保護シートＨとに分離する分離室３１と、この分離室３１の上部に位置して積層シートから分離された基板Ｋを予熱する予熱室３６と、上記分離室３１および予熱室３６の下流側に位置して予熱された基板Ｋに鉄触媒（図１に示す）Ｆを印刷する前処理室３８と、この前処理室３８の下流側に位置して第１真空ポンプ４３により真空容器６の内部を負圧にし得る吸引室４１と、この吸引室４１の下流側に位置して基板Ｋに印刷された鉄触媒上にカーボンナノチューブを形成する反応室４５と、この反応室４５の下流側に位置して基板ＫにスペーサＳおよび保護シートＨを圧着することで当該基板Ｋに形成されたカーボンナノチューブを保護する保護室５１とが具備されている。ここで、上記前処理室３８には不活性ガス供給管３９が設けられ、上記吸引室４１には上記第１真空ポンプ４３に接続された第１吸引管４２が設けられ、上記反応室４５には第２真空ポンプ４７に接続された第２吸引管４６と反応ガス供給管４８とが設けられている。なお、これら６つの小部屋３１，３６，３８，４１，４５，５１は互いに連通している。すなわち、上記真空容器６内の６つの小部屋は、上記吸引室４１の内部を第１真空ポンプ４３で負圧にすると、または上記反応室４５の内部を第２真空ポンプ４７で負圧にすると、他の５つの小部屋も（つまり真空容器６の内部全て）負圧になり、同様に、上記前処理室３８の内部に上記不活性ガス供給管３９からヘリウムガス（Ｈｅ）を供給すると、他の５つの小部屋も（つまり真空容器６の内部全て）ヘリウムガスで満たされる構造である。
【００２２】
上記分離室３１内には、シール装置６０および上流側開口部を通過させた積層シートを上方の基板Ｋと下方のスペーサＳおよび保護シートＨとに分離する分離ロール３２が当該上流側開口部の下流側に配置され、分離された基板Ｋを案内する上流側基板案内ロール３３が上記分離ロール３２の下流側上方に配置され、分離されたスペーサＳおよび保護シートＨを案内する上流側保護部案内ロール３４が上流側基板案内ロール３３の下方に配置されている。また、上記予熱室３６は、上記第１加熱室１１の直下に隣接しており、基板Ｋを通過させて第１加熱室１１からの熱で当該基板Ｋを加熱（予熱）するものである。さらに、上記前処理室３８は、第２加熱室１２の直下に隣接しており、基板Ｋに鉄触媒Ｆを印刷する触媒印刷器（図示しない）が設けられて、基板Ｋを通過させて第２加熱室１２からの熱で当該基板Ｋを加熱しながら触媒印刷器で当該基板Ｋに鉄触媒Ｆを印刷するものである。また、上記反応室４５は、第３加熱室１３の直下に隣接しており、基板Ｋを通過させて第２加熱室１２からの熱で当該基板Ｋを加熱しながら、反応ガス供給管４８で供給されたアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）により当該基板Ｋに印刷された鉄触媒Ｆ上にカーボンナノチューブを形成するものである。上記保護室５１内には、基板Ｋを冷却するととともに当該基板Ｋの張力を制御する調整ロール５２が配置され、カーボンナノチューブが形成された基板Ｋを案内する下流側基板案内ロール５３が上記調整ロール５２の下流側に配置され、スペーサＳおよび保護シートＨを案内する下流側保護部案内ロール５４が上記下流側基板案内ロール５３の下方に配置され、下流側基板案内ロール５３からの基板Ｋと下流側保護部案内ロール５４からのスペーサＳおよび保護シートＨとを圧着する下流側圧着ロール５５が下流側基板案内ロール５３および下流側保護部案内ロール５４の下流側に配置されている。
【００２３】
上記基板回収室４内には、下流側開口部およびこれに設けられたシール装置６０を通過させた積層シートを案内する製品案内ロール２７が当該シール装置６０の下流側に配置され、積層シートを回収する巻取りロール２８が製品案内ロール２７の下流側に配置されている。
【００２４】
以下、本発明の要旨であるシール装置６０について、図３および図４に基づき詳しく説明する。
上記シール装置６０は、上記真空容器６の上流側開口部および下流側開口部から、それぞれ基板供給室３内および基板回収室４内に突出するように設けられており、積層シートを通過させるとともに真空容器６の内部を気密にし得るものである。
【００２５】
上記シール装置６０は、図３に示すように、上記真空容器６の上流側開口部および下流側開口部の縁からそれぞれ突出させた中空の直方体形状である案内体６１と、これら案内体６１において上下流方向（積層シートの送り方向）に複数配置されたシール部（磁極体である）６３とを備えている。
【００２６】
上記案内体６１は、直方体の内部に、上下流方向に貫通して形成した空間であって積層シートを通過させ得る基板通過部６２を有するものである。この基板通過部６２は、上流側開口部または下流側開口部に連通する空間である。また、上記各シール部６３は、積層シートをその幅方向および厚さ方向で密封して、この密封した位置の上流側と下流側との気密を確保し得るものである。このため、上記シール装置６０は、上記シール部６３が案内体６１において上下流方向に複数配置されることで、当該シール装置６０の上流側と下流側、すなわち真空容器６の内部を確実に気密し得るものである。ここで、上記複数のシール部６３は、いずれかのシール部６３が必ずスペーサＳの矩形開口Ｗでない部分を常に密封するような間隔で配置されている。言い換えれば、隣り合うシール部６３の間隔においてシール部６３で密封できない上下流方向の距離が、隣り合う矩形開口Ｗにおける上流側矩形開口Ｗの下流側端辺と下流側矩形開口Ｗの上流側端辺との距離よりも小さくなるように、シール部６３同士の間隔が設定される。また、最上流側のシール部６３と最下流側のシール部６３との間隔は、矩形開口Ｗの間隔より大きい構成となっている。なお、以下では便宜上、積層シートの幅方向を左右方向という。
【００２７】
上記各シール部６３は、図４に示すように、案内体６１の左右側にそれぞれ配置されてコイル６５が巻き付けられた軸芯部（磁石部の一例である）６４と、左右の両軸芯部６４の両上端および両下端から案内体６１を貫通して基板通過部６２に達する上下の貫通ヨーク部６７と、基板通過部６２において上側の左右の貫通ヨーク部６７同士および下側の左右の貫通ヨーク部６７同士からそれぞれ連続するとともに積層シートの表裏面に張り出した上下の対面ヨーク部６８と、これら上下の対面ヨーク部６８に保持される磁性流体６９とから構成される。また、上記各コイル６５は、直流電源６６が接続されており、この直流電源６６で直流電流が流されることにより、上記軸芯部６４を磁化し得るものである。さらに、上記対面ヨーク部６８は、磁化した上記軸芯部６４により貫通ヨーク部６７とともに磁力を帯び、磁性流体６９を保持するものである。すなわち、上記貫通ヨーク部６７および対面ヨーク部６８が、ヨークとして作用するものである。なお、上下の対面ヨーク部６８の隙間が積層シートを通過させる空間となり、上記磁性流体６９は、上下の対面ヨーク部６８の隙間において積層シートをその幅方向および厚さ方向で囲うように満たされるものである。また、上記磁性流体６９には、水または油に強磁性超微粒子（例えば直径１０ｎｍ程度のマグネタイトや複合フェライトなどである）を界面活性剤で分散させたものが用いられる。
【００２８】
上記各シール部６３の気密構造としては、図３および図４に示すように、基板通過部６２の上壁部および下壁部にそれぞれ上の対面ヨーク部６８の上端部および下の対面ヨーク部６８の下端部が密接するとともに、基板通過部６２の側壁部に上下の対面ヨーク部６８の側端部が密接しており、これら上下の対面ヨーク部６８の隙間において積層シートを囲うように磁性流体６９が満たされることで、当該シール部６３の上流側と下流側とで気密が確保される。なお、上下の対面ヨーク部６８と積層シートの表裏面との間は、カーボンナノチューブの形成に悪影響を与えることなく気密を確保できる大きさが好ましく、具体的には０．５〜２．０ｍｍ程度である。
【００２９】
以下、上記連続真空蒸着装置の動作について説明する。
予め、真空容器６の内部は、不活性ガス供給管３９で供給されたヘリウムガスが満たされ、その後、吸引室４１および反応室４５から、第１真空ポンプ４３および第２真空ポンプ４７でヘリウムガスが空気とともに排出されることにより、所定の真空度にされる。なお、基板供給室３および基板回収室４の内部は大気圧であるが、真空容器６の上流側開口部および下流側開口部に設けられたシール装置６０により、当該真空容器６の内部は所定の真空度に維持される。
【００３０】
基板供給室３では、基板Ｋが巻取りロール２８から引き出されるとともに、スペーサＳおよび保護シートＨがそれぞれスペーサ用ロール２２および保護シート用ロール２３から引き出され、これら基板Ｋ、スペーサＳおよび保護シートＨが上流側圧着ロール２４で圧着されて積層シートを形成する。そして、この積層シートを送り、シール装置６０および上流側開口部に通過させる。
【００３１】
一方、シール装置６０の各シール部６３において、直流電源６６でコイル６５に電流を流し、軸芯部６４を磁化して貫通ヨーク部６７とともに上下の対面ヨーク部６８に磁力を帯びさせる。磁力を帯びた上下の対面ヨーク部６８は、これら上下の対面ヨーク部６８の隙間において積層シートを囲うように磁性流体６９を保持して、シール装置６０（具体的には各シール部６３）の上流側と下流側とで気密が確保される。
【００３２】
シール装置６０および上流側開口部を通過した積層シートは、分離室３１の分離ロール３２により、基板Ｋと、スペーサＳおよび保護シートＨとに分離される。基板Ｋは上流側基板案内ロール３３で案内されて予熱室３６に導かれ、この予熱室３６の内部で基板Ｋが加熱（予熱）される。そして、基板Ｋは、前処理室３８で鉄触媒Ｆが印刷されるとともに、吸引室４１を通過して反応室４５に導かれる。反応室４５では、基板Ｋに印刷された鉄触媒Ｆに、反応ガス供給管４８で供給されたアセチレンガスを導くことで、カーボンナノチューブが形成される。カーボンナノチューブが形成された基板Ｋは、保護室５１の下流側基板案内ロール５３で案内されて下流側圧着ロール５５に導かれる。
【００３３】
一方で、分離ロール３２で分離されたスペーサＳおよび保護シートＨは、分離室３１の上流側保護部案内ロール３４で案内されて、予熱室３６の下方から前処理室３８、吸引室４１および反応室４５を通過し、保護室５１の下流側保護部案内ロール５４で案内されて下流側圧着ロール５５に導かれる。そして、保護室５１の下流側圧着ロール５５で、基板Ｋと、スペーサＳおよび保護シートＨとが、再び圧着されて積層シートを形成する。当然ながら、保護室５１内の積層シートは、その基板Ｋにカーボンナノチューブが形成されたものである。
【００３４】
この積層シートを、下流側開口部およびシール装置６０を通過させるとともに、製品案内ロール２７で案内して巻取りロール２８で巻き取る。この巻取りロール２８で巻き取られた積層シートが製品となる。
【００３５】
このように、シール装置６０による基板Ｋの密封が、固体ではなく流体の磁性流体６９により行われているので、基板Ｋやカーボンナノチューブが固体に接触することがなく、また、シール装置６０で気密が確保されて、基板Ｋを振動させる気流が発生しないので、基板Ｋやカーボンナノチューブが傷つくことなく、高品質のカーボンナノチューブを連続的に形成することができる。
【実施例２】
【００３６】
上記実施例１に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、シール装置６０における対面ヨーク部６８が、各シール部６３で上下に１つずつ配置されたものである。これに対して、本実施例２に係るシール装置では、図６および図７に示すように、実施例１での対面ヨーク部６８に該当する箇所を左右方向に４つに分割し、これら４つの分割されたそれぞれにおける磁力を均一にし得るように構成したものである。さらに、本実施例２に係るシール装置７０は、ヨークに磁性流体６９を新たに供給するための磁性流体供給装置９１を具備させたものである。なお、これら以外の構成については、上記実施例１と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００３７】
ところで、本実施例２に係るシール装置７０も、実施例１と同様に、それぞれ上流側開口部および下流側開口部に設けられたものであるが、以下では上流側開口部に設けられた方に着目して、図５〜図７に基づき説明する。
【００３８】
まず、シール部７３について説明する。
上記シール部７３におけるヨークの磁性流体を保持する部分は、上述したように、実施例１での対面ヨーク部６８を左右方向に４つに分割したもの（分割されたそれぞれを分割ヨーク部７８，８８という）であり、図６および図７に示すように、上下のこれら分割ヨーク部７８，８８は、それぞれ軸芯部７４，８４から上下の貫通ヨーク部７７，８７により連続したものである。なお、以下では便宜上、分割ヨーク部７８，８８のうち、左右側（外側）の２つを外側対面ヨーク部７８といい、中央側（内側）の２つを内側対面ヨーク部８８という。
【００３９】
上記シール部７３において、図７に示すように、上下の外側対面ヨーク部７８に磁力を帯びさせる外側用軸芯部７４と、これら両外側用軸芯部７４から上下の外側対面ヨーク部７８に連続する上下の外側用貫通ヨーク部７７とは、実施例１での軸芯部６４および貫通ヨーク部６７と同一の構成である。一方、上下の内側対面ヨーク部８８に磁力を帯びさせる内側用軸芯部８４は、図７に示すように、外側用軸芯部７４の上流側に配置されたものである。また、これら両内側用軸芯部８４から上下の内側対面ヨーク部８８に連続する上下の内側用貫通ヨーク部８７は、上下の外側対面ヨーク部７８の上流側において左右側（外側）から中央側（内側）まで伸びるとともに当該中央側で下流側に屈曲した形状である。すなわち、上下の内側用貫通ヨーク部８７は、内側用軸芯部８４から上下の内側対面ヨーク部８８に連続するとともに、外側用貫通ヨーク部７７および外側用軸芯部７４と干渉しないように配置されたものである。一方、外側用軸芯部７４に巻き付けられたコイル６５には、外側用直流電源（磁力調整部の一例である）７６が接続され、内側用軸芯部８４に巻き付けられたコイル６５には、内側用直流電源（磁力調整部の一例である）８６が接続されており、各分割ヨーク部７８，８８の磁力を調整できるように構成されている。
【００４０】
次に、磁性流体供給装置９１について図５および図６に基づき説明する。なお、図７ではシール部７３の構成を見やすくするため、磁性流体供給装置９１の図示を省略する。
シール装置７０における磁性流体６９は、分割ヨーク部７８，８８の磁力により保持されるが、積層シートがシール装置７０を通過するに伴い、各分割ヨーク部７８，８８に保持された磁性流体６９の一部は、積層シートとともに下流側に送られることで、喪失していく。上記磁性流体供給装置９１は、この喪失した分の磁性流体６９を補充するものである。図５および図６に示すように、上記磁性流体供給装置９１は、案内体６１の上方に位置して各分割ヨーク部７８，８８に供給する磁性流体６９が蓄えられたタンク部９２と、このタンク部９２から各分割ヨーク部７８，８８に所望の磁性流体６９を供給する複数の供給部９３と、上記タンク部９２および供給部９３による磁性流体６９の供給量を調整する制御部（図示せず）とから構成される。
【００４１】
上記供給部９３は、シール装置７０における分割ヨーク部７８，８８の数だけ設けられている。各供給部９３は、上記タンク部９２に上端部が接続されて下端部が各分割ヨーク部７８，８８の上流側まで伸びたノズル９４と、このノズル９４に設けられてその内部を通過する磁性流体６９の流量を調整するバルブ９５と、上記ノズル９４の下端部に設けられて各分割ヨーク部７８，８８と積層シートとの隙間に磁性流体６９を供給する供給口９６とが具備されている。また、上記制御部は、上記バルブ９５の開度を調整することで、（１）常に磁性流体６９を供給する、（２）一定時間間隔で定量の磁性流体６９を供給する、（３）真空計等で真空容器６内の真空度を計測し当該真空度が下がると磁性流体６９を供給する、ように構成されたものである。また、上記（１）については、各分割ヨーク部７８，８８に保持された磁性流体６９の表面位置をセンサー等で検出し、その表面位置が常に一定となるように磁性流体６９を供給するものであってもよい。
【００４２】
以下、本実施例２に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置の動作における上記実施例１との相違点、すなわち、本実施例２に係るシール装置７０の動作について説明する。
【００４３】
シール装置７０の外側用直流電源７６および内側用直流電源８６で各コイル６５に電流を流し、各軸芯部７４，８４を磁化して各分割ヨーク部７８，８８に磁力を帯びさせる。ここで、外側用直流電源７６および内側用直流電源８６の電圧が同一だと、内側用貫通ヨーク部８７は外側用貫通ヨーク部７７より長いので、内側対面ヨーク部８８では外側対面ヨーク部７８よりも磁力が弱くなる。このため、内側用軸芯部８４に接続された内側用直流電源８６の電圧を外側用直流電源７６の電圧よりも若干高くすることで、外側対面ヨーク部７８と内側対面ヨーク部８８との磁力を均一にする。
【００４４】
ここで、積層シートがシール装置７０を通過するに伴い、各分割ヨーク部７８，８８に保持された磁性流体６９の一部は、積層シートとともに案内体６１の外部（下流側）に送られることで喪失する。この喪失した分を補充するため、磁性流体供給装置９１により適量の磁性流体６９が各分割ヨーク部７８，８８に供給される。この磁性流体６９の供給量は、制御部により調整される。
【００４５】
このように、本実施例２に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、外側対面ヨーク部７８および内側対面ヨーク部８８で磁力を均一にすることで、保持される磁性流体６９の量も均一となり、また、磁性流体６９の喪失分を磁性流体供給装置９１で補充するため、確実に気密が確保されることで、一層高品質のカーボンナノチューブを形成することができる。
【実施例３】
【００４６】
上記実施例２に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、シール部７３における内側用軸芯部８４を、外側用軸芯部７４の上流側に配置したものである。これに対して、本実施例３に係るシール装置７０では、シール部７３における内側用軸芯部８４を、外側用軸芯部７４の上流側ではなく左右側（外側）に配置したものである。なお、これ以外の構成については、上記実施例２と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００４７】
まず、各シール部７３における外側用貫通ヨーク部７７’および内側用貫通ヨーク部８７’について説明する。
図８に示すように、両外側用軸芯部７４から上下の外側対面ヨーク部７８に連続する上下の外側用貫通ヨーク部７７’は、両外側用軸芯部７４の上下端から中央側（内側）まで伸びるとともに当該中央側で案内体６１側に屈曲して基板通過部６２に達する形状である。また、両内側用軸芯部８４から上下の内側対面ヨーク部８８に連続する上下の内側用貫通ヨーク部８７’は、両内側用軸芯部８４の上下端から中央側（内側）まで伸びるとともに当該中央側で案内体６１側に屈曲して基板通過部６２に達する形状である。なお、内側用貫通ヨーク部８７’は、外側用貫通ヨーク部７７’との干渉を防ぐため、外側用貫通ヨーク部７７’に比べて案内体６１から遠い位置に配置されている。
【００４８】
このように、本実施例３に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置は、外側用軸芯部７４と内側用軸芯部８４が上下流方向に配置されることなく、シール部７３同士の間隔を小さくできることから、シール装置７０におけるシール部７３の数を増やすことができ、より確実に気密が確保されることで、より一層高品質のカーボンナノチューブを形成することができる。
【実施例４】
【００４９】
上記実施例１に係るカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置では、磁石部として電磁石を用いたもの、すなわち、コイル６５が巻き付けられた軸芯部６４を有するものである。これに対して、本実施例４に係るシール部では、磁石部として永久磁石を用いたものである。なお、これ以外の構成については、上記実施例１と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【００５０】
本実施例４に係るシール部は、実施例１でのコイル６５および直流電源６６を用いる代わりに、図１０に示すように、軸芯部６４の一部に永久磁石１０５を用いて、磁石部を構成したものである。これにより、電力を消費せずにシール部１０３を機能させることができる。
【００５１】
ところで、本実施例４では、上記実施例１での磁石部に永久磁石１０５を用いたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、上記実施例２または３の磁石部に永久磁石を用いたものであってもよい。
【００５２】
また、上記実施例１〜３では、連続真空蒸着装置の一例としてカーボンナノチューブ形成用の熱ＣＶＤ装置について説明したが、これに限定されるものではなく、上述したシール装置６０，７０が設けられた連続真空蒸着装置であればよい。
【００５３】
また、上記実施例１〜３では、コイル６５に接続された電源として直流電源６６，７６，８６について説明したが、交流電源を用いてもよい。
さらに、上記実施例２ではシール装置７０が磁性流体供給装置９１を備えたものとして説明したが、実施例１，３および４においても、シール装置が磁性流体供給装置９１を備えたものであってもよい。
【００５４】
また、上記実施例２および３では、各シール部７３における分割ヨーク部７８，８８同士の間について説明しなかったが、隣り合う分割ヨーク部７８，８８の磁力の影響を受けないためにも、これらの間に漏洩磁束防止用の遮蔽体または空間を設けてもよい。この遮蔽体は、テフロン（登録商標）、プラスチック膜または塗装膜などである。
【符号の説明】
【００５５】
Ｋ 基板
Ｓ スペーサ
Ｈ 保護シート
１ 装置本体
２ 区画壁
３ 基板供給室
４ 基板回収室
５ 中間室
３１ 分離室
３６ 予熱室
３８ 前処理室
４１ 吸引室
４５ 反応室
５１ 保護室
６０ シール装置
６１ 案内体
６２ 基板通過部
６３ シール部
６４ 軸芯部
６５ コイル
６６ 直流電源
６７ 貫通ヨーク部
６８ 対面ヨーク部
６９ 磁性流体
９１ 磁性流体供給装置
９２ タンク部
９３ 供給部
９４ ノズル
９５ バルブ
９６ 供給口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をその長さ方向に送ることで連続的に当該基板を真空室に通過させて、当該真空室の内部で連続的に上記基板に蒸着を行う連続真空蒸着装置であって、
上記基板を上記真空室の内部から外部に導く開口部に、当該基板を通過させるとともに当該真空室の内部を気密にし得るシール装置が設けられ、
上記シール装置が、上記基板の表裏面との間に隙間を有して配置された磁極体と、当該磁極体に保持されて上記隙間を密封する磁性流体とを備えたことを特徴とする連続真空蒸着装置。
【請求項２】
磁極体が、基板の表裏面にそれぞれ面して磁力により磁性流体を保持する一対のヨークと、これらヨークに磁力を帯びさせる磁石部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項３】
磁極体が、基板の長さ方向に複数配置されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項４】
ヨークが、基板の幅方向で複数に分割されており、
磁石部に、分割された各分割ヨーク部における各磁力を同等にし得る磁力調整部が設けられたことを特徴とする請求項２または３に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項５】
隣り合う分割ヨーク部の間に、漏洩磁束防止用の遮蔽体または空間を設けたことを特徴とする請求項４に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項６】
シール装置が、磁極体に磁性流体を供給する磁性流体供給装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項１】
基板をその長さ方向に送ることで連続的に当該基板を真空室に通過させて、当該真空室の内部で連続的に上記基板に蒸着を行う連続真空蒸着装置であって、
上記基板を上記真空室の内部から外部に導く開口部に、当該基板を通過させるとともに当該真空室の内部を気密にし得るシール装置が設けられ、
上記シール装置が、上記基板の表裏面との間に隙間を有して配置された磁極体と、当該磁極体に保持されて上記隙間を密封する磁性流体とを備えたことを特徴とする連続真空蒸着装置。
【請求項２】
磁極体が、基板の表裏面にそれぞれ面して磁力により磁性流体を保持する一対のヨークと、これらヨークに磁力を帯びさせる磁石部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項３】
磁極体が、基板の長さ方向に複数配置されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項４】
ヨークが、基板の幅方向で複数に分割されており、
磁石部に、分割された各分割ヨーク部における各磁力を同等にし得る磁力調整部が設けられたことを特徴とする請求項２または３に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項５】
隣り合う分割ヨーク部の間に、漏洩磁束防止用の遮蔽体または空間を設けたことを特徴とする請求項４に記載の連続真空蒸着装置。
【請求項６】
シール装置が、磁極体に磁性流体を供給する磁性流体供給装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の連続真空蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４１２６５（Ｐ２０１２−２４１２６５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１５２９１（Ｐ２０１１−１１５２９１）
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２４日（２０１１．５．２４）
【出願人】（０００００５１１９）日立造船株式会社 (764)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]