专利名称：真空成膜装置及真空成膜方法
技术领域：
本发明是涉及用于在真空中一边使基板行走一边在所述基板上构图形成薄膜的真空成膜装置及真空成膜方法。
背景技术：
随着携带电话及笔记本电脑等可移动终端的普及，对作为其电源的二次电池的作用也更加重视。而且，伴随着大容量高速通信、彩色动画的高速通信等要求，需要二次电池更小型、轻量化与高容量。
为了实现二次电池的高容量化，电极特别是负极活性物质的开发很重要。以实现高能密度为目的，试做了在铜箔等导电性基板上由真空成膜方法形成作为负极活性物质的金属锂箔、在其上形成保护膜的锂离子二次电池，与具有以碳为主要成分的层上由真空成膜方法形成硅等理论容量大的活性物质的复合负极的高容量的二次电池等。为了得到这样高容量的二次电池的电极，研究开发了使用真空成膜技术形成高容量化可能的活性物质层的方法。
为了使用真空成膜技术形成大量的二次电池用电极，使用连续供给铜箔等导电性基板(支撑体)连续真空成膜的技术。而且，为了确保导电性基板与接头片的接触，希望导电性基体的形成接头片的部分为非蒸镀部分，使用连续的图案成膜技术。
为了在金属带条上连续形成薄膜图案，已知的有开口部在长度方向以一定的间隔而形成的带条掩膜与金属带条紧密接触而行走的技术(特开昭59-6372号公报、特开昭59-84516号公报、特开2000-183500号公报)。在该技术中，通过掩膜的开口部，在金属带条上形成目的的粘附物，把该金属带条与所述掩膜分别卷取。
然而，在特开昭59-6372号公报所示的方法中，受到重力及链轮的张力，掩膜及金属带条发生松弛与挠曲的可能性大，在金属带条的目的位置粘附蒸发物就困难。为了避开这些，由链轮而增强拉伸时，掩膜的开口部变形，在成膜中金属带条被切断的可能性增高。特别是，在供料及卷取以外的、在金属带条上成膜的过程中(参照同公报中第六页、图6)，由于没有对金属带条及掩膜适度按压的机构(例如导向辊及滚筒(can roll)等)，特别容易受到上述影响。
在特开2000-183500号公报所示的方法中，虽然是使掩膜与基板沿着导向辊(蒸镀辊)行走而构图成膜，但在反复成膜的过程中，在掩膜上堆积蒸发物质，该堆积的蒸发物质有在行走中剥落，成为污染原因的情况。而且，在掩膜行走中容易产生位置偏差，存在有容易挠曲等与特开昭59-6372号公报所示技术同样的问题。
此外，在通过这些掩膜进行图案化的情况下，进而在成膜后的掩膜与金属条带分离的情况下存在有薄膜的一部分剥离的问题。在以上这些中任意一种的情况下，由于需要将卷取掩膜的机构设置于真空槽内，所以存在有装置的容积增大、装置的结构复杂等问题。而且，在大量生产时，由于如上所述在掩膜上堆积了蒸发物质，所以必须将掩膜更换，或将掩膜洗净后再利用，有操作性低下的问题。
发明内容
本发明是基于上述问题而提出，其目的在于提供控制性良好且稳定的形成具有所希望的图案形状的薄膜的技术。
在第一视点中，本发明提供的真空成膜装置，是在基板上形成具有所希望的图案形状的薄膜的真空成膜装置，其特征在于设置有使基板行走的行走装置、包含构成薄膜的蒸发物质的蒸发源、以及将从所述蒸发源向所述基板的所述蒸发物质的移动进行间歇式遮断的遮断装置，且所述遮断装置存在于所述蒸发源与所述基板之间，与所述基板离间设置。
在第一视点的真空成膜装置中，遮断装置将蒸发物质从蒸发源向基板的移动间歇式地遮断。其结果是能够控制性良好且稳定地形成具有所希望的图案形状的薄膜。在第一视点的真空成膜装置中，使用与基板离间设置的遮断装置，取代在历来技术中所使用的掩膜。由此，能够防止在历来的技术中所产生的膜的位置偏差、黏附于掩膜的沉积物质在行走中剥落所产生的污染。而且，没有必要进行掩膜的交换或洗净。进而，由于也没有必要设置用于卷取掩膜的机构，所以能够简化装置的结构。
进而，通过将遮断装置与基板离间而设置，能够有效地防止历来技术中成为问题的薄膜的剥离。
而且，在历来的技术中，为了使掩膜紧密接合，必须对基板施加大的张力，但在本发明中，由于遮断装置与基板离间而设置，就没有这样的必要。其结果是能够解决成膜中基板的切断等问题。
在本发明第一视点的真空成膜装置中，还可以在蒸发源与基板之间设置将蒸发物质导向基板的蒸发物质供给部，在这种情况下，遮断装置配置于蒸发物质供给部的一部分，具有将蒸发物质从蒸发源向基板的移动间歇式地遮断的结构。这样，遮断装置就能够确实与基板离间而设置，能够确实防止薄膜的一部分脱落或成膜中基板的切断。
蒸发物质供给部在基板侧具有既定形状的开口部，是能够根据该开口部的形状而对蒸发物质向基板的供给量及供给范围进行规定限制的结构。开口部的形状，例如希望是狭缝状。这是由于能够对向基板供给的蒸发物质的量进行更精密的控制，能够控制性良好地形成所希望图案的薄膜。
在第一视点的真空成膜装置中，可以是设置有多个所述遮断装置的结构。这样，能够高生产性地制造由同种或异种材料所构成的叠层结构。而且，上述真空成膜装置还可以是具有包含不同蒸发物质的多种蒸发源的结构。这样，能够由连续的工序在基板上蒸镀多种材料，能够以高的生产性制造多层结构的薄膜。
在第二视点中，本发明提供的真空成膜装置的特征在于，设置有用于供给基板的送料辊、用于卷取从所述送料辊所送出的所述基板的卷取辊、含有用于在所述基板上实施真空成膜的蒸发物质的蒸发源、设置在所述蒸发源与所述基板之间且具有狭缝开口部的遮蔽部件、以及设置在所述遮蔽部件与所述蒸发源之间且对从所述蒸发源向所述基板上的所述蒸发物质的移动进行间歇式遮断的开闭器(shutter)机构。
在本发明第二视点的真空成膜装置中，由蒸发源所发生的蒸发物质经由狭缝状的开口部导向于基板，进行成膜。由于具有蒸发物质的供给由狭缝状的开口部所规定限制、且开闭器机构对蒸发物质从蒸发源向基板的移动进行间歇式遮断的结构，所以能够控制性良好地形成具有所希望图案形状的薄膜。在第二视点的真空成膜装置中，使用开闭器机构取代历来技术中所使用的掩膜。由于该开闭器机构是与基板相离间而设置，所以能够防止在历来的技术中所产生的膜的位置偏差、黏附于掩膜上的沉积物质在行走中剥落所产生的污染。而且，没有必要进行掩膜的交换或洗净。进而，由于也没有必要设置用于卷取掩膜的机构，所以能够简化装置的结构。而且，还能够有效地消除薄膜的剥落或成膜中基板的切断等问题。
在第二视点的真空成膜装置中，在遮蔽部件与开闭器机构中还可以设置加热装置。作为加热装置，可以使用加热器机构等。这样，能够对遮蔽部件与开闭器机构上黏附的蒸发物质进行加温，使其成为液体。结果是能够对上述黏附的蒸发物质进行回收与再利用。
在第二视点的真空成膜装置中，能够在所述送料辊与所述卷取辊之间设置有用于能够在目的位置正确成膜的导向辊。
在第二视点的真空成膜装置中，能够在所述送料辊与所述卷取辊之间设置有松紧调节辊。由于设置了松紧调节辊，在同一工序中，在最初成膜的面的另一侧面的目的位置上也能够正确地成膜，使生产效率提高。
在第二视点的真空成膜装置中，能够在所述送料辊与所述卷取辊之间设置有决定所述基板的位置的位置检测器。由于具有位置检测器，所以能够正确地检测出基板上应该成膜的位置，结果是能够高精度地成膜。
在第二视点的真空成膜装置中，可以是所述遮蔽部件具有多个狭缝状开口部，与各狭缝状开口部相对应设置有开闭器机构的结构。在这样的结构中，经由狭缝状开口部的蒸发物资的供给，由与各狭缝状开口部相对应设置的开闭器机构所规定限制。由从各狭缝状开口部所供给的蒸发物质，能够高生产性地制造由同种或异种材料所构成的叠层结构。
在第二视点的真空成膜装置中，可以是设置有包含不同蒸发物质的多种蒸发源的结构。这样，能够由连续的工序在基板上沉积多种材料，能够以高的生产性制造多层结构的薄膜。
在第三视点中，本发明是在基板上形成具有所希望的图案形状的薄膜的真空成膜方法，其特征在于具有使基板向一个方向行走的步骤、在基板行走中从所述蒸发源发生蒸发物质并导向所述基板上的步骤、以及在基板行走中使在所述基板与所述蒸发源之间且离间基板而设置的遮断装置进行间歇式动作的步骤。
在本发明的第三视点的真空成膜方法中，遮断装置对蒸发物质从蒸发源向基板的移动进行间歇式遮断。结果是能够控制性良好地形成具有所希望图案的薄膜。在本发明中，使用与基板离间设置的遮断装置，取代在历来技术中所使用的掩膜。由此，能够防止在历来的技术中所产生的膜的位置偏差、黏附于掩膜上的沉积物质在行走中剥落所产生的污染、成膜中基板的切断等问题。而且，没有必要进行掩膜的交换或洗净。进而，由于也没有必要设置用于卷取掩膜的机构，所以能够简化装置的结构。
在第三视点的真空成膜方法中，作为遮断装置，例如可以使用开闭器机构。还可以设置多个遮断装置，通过在使用一个遮断装置成膜后，连续地使用其它遮断装置重复成膜而形成薄膜。而形成上述薄膜。这样，能够高生产性地制造由同种或异种材料所构成的叠层结构。
在第四视点中，本发明是在导电性基板上形成具有所希望的图案形状的活性物质层的真空成膜方法，具有使导电性基板向一个方向行走的步骤、在基板行走中从蒸发源发生活性物质并导向基板上的步骤、以及在基板行走中使在于所述基板与所述蒸发源之间且离间基板而设置的遮断装置进行间歇式动作的步骤。
在本发明的第四视点的电池用电极的制造方法中，遮断装置对蒸发物质从蒸发源向基板的移动进行间歇式遮断。结果是能够控制性良好地稳定地形成具有所希望图案的活性物质层。在本发明中，使用与基板离间设置的遮断装置，取代在历来技术中所使用的掩膜。由此，能够防止在历来的技术中所产生的膜的位置偏差、黏附于掩膜上的沉积物质在行走中剥落所产生的污染、成膜中基板的切断等问题。而且，没有必要进行掩膜的交换或洗净。进而，由于也没有必要设置用于卷取掩膜的机构，所以能够简化装置的结构。
在第四视点的电池用电极的制造方法中，作为遮断装置，例如可以使用开闭器机构。另外，还可以设置有多个遮断装置，通过在使用一个遮断装置成膜后，连续地使用其它遮断装置重复成膜，能够形成所述活性物质层。这样，能够高生产性地制造由同种或异种材料所构成的叠层结构。
图1是表示实施例1中所使用的真空成膜装置内部结构一例的概略图。
图2是说明本发明的薄膜的图案形成工序一例的概念图。
图3是表示为了通过导向辊的曲面而进行薄膜的图案形成工序的真空成膜装置内部结构的一部分的概略图。
图4是表示由实施例1、2及比较例1、2中所使用的涂敷而使石墨图案化的铜箔的概略图。
图5是在实施例1、2所得到的石墨上由蒸镀使SiLi图案化的负极的概略图。
图6是与比较例1、2中所使用的铜箔的表面相对应的图案掩膜的概略图。
图7是与比较例1、2中所使用的铜箔的背面相对应的图案掩膜的概略图。
图8是表示比较例1中所使用的真空成膜装置的内部结构的一部分的概略图。
图9是表示实施例2中所使用的真空成膜装置的内部结构的一部分的概略图。
图10是表示比较例2中所使用的真空成膜装置的内部结构的一部分的概略图。
具体实施例方式
下面参照附图，根据本发明实施形式，对本发明进一步加以说明。
参照图1，图1表示了用于在柔性基板上图案化薄膜的真空成膜装置的结构。在把来自蒸发源6a、6b的蒸发物在柔性基板1的目的位置上真空成膜时，开闭器8a、8b，对经由遮蔽部件9a、9b开口部的蒸发物的移动进行遮断。由此，在柔性基板1上形成具有既定形状图案的薄膜。
为了柔性基板1的从供料到卷取，设置有用于供给柔性基板1的供料辊2a，为了高精度地移动柔性基板1、将来自蒸发源6a、6b的蒸发物在柔性基板1的目的位置上成膜而设置的两个导向辊3a，以及用于卷取由导向辊3a所送来的薄膜被图案化的柔性基板1的卷取辊2b。而且，为了能够在柔性基板1的既定位置正确地成膜，应在成膜前的工序中使用位置检测器7a预先把握柔性基板1的位置。
参照图2，图2是表示由图1的导向辊3a而开闭开闭器8a、8b，通过遮蔽部件9a、9b来进行的图案化(构图)原理的说明图。图中的实线(例如线a-b)是柔性基板1的截面、表示形成薄膜的部分(薄膜形成的长度全部相同)。而且，实线中途间断的部分(例如b-c之间)是未形成薄膜的部分(间隔)(间隔的长度全部相同)。a-c之间的长度称为节距。
在本实施形式中，作为一例，设计成为使用两个蒸发源6a、6b(两次沉积)形成目的厚度的薄膜。位于蒸发源6a、6b上部的两个遮蔽部件(9a、9b)的节距与柔性基板1的形成薄膜的长度(例如线a-b)相等。遮蔽部件9a的上部是开状态，是蒸发物质通过的区域。为了达到高精度的图案化，优选遮蔽部件9a与柔性基板1之间的距离小，例如在数mm以下有效。柔性基板1为①的状态、a点与遮蔽部件开口部的左端为一致状态时，第一开关器8a为开状态。这里，如果知道了由位置检测器7a对柔性基板1的a点的检测与柔性基板1的行走速度的关系，就能够正确地进行开闭器的开闭。
由于柔性基板1以控制的速度向箭头方向移动，所以如②的状态所示，蒸发物质通过遮蔽部件的开口部在基板的a-b上顺次成膜。在③状态、b点移动到遮蔽部件的右端时，第一开闭器(shutter)8a关闭。接着，在④状态、c点移动到遮蔽部件开口部的左端时，第一开闭器8a打开。此时，第二开闭器(shutter)8b也打开时，如⑤的状态所示，在a-b之间进行二次成膜，同时在c-d之间也进行第一次成膜。进而，在⑥的状态，当b点及d点分别移动到遮蔽部件(9a、9b)的开口部的右端时，a-b上目的厚度的成膜完了。关闭两个开闭器(8a、8b)，在c点及e点移动到各自的遮蔽部件开口部的左端部时，由两个开闭器(8a、8b)的打开，在c-d上实行第二次成膜，在e-f上实行第一次成膜。
重复上述工序，能够实现向柔性基板1的高精度的无掩膜图案化。通过由加热器将遮蔽部件(9a、9b)、腔室内的防黏板10、开闭器(8a、8b)等设定为所希望的温度，能够将黏附物溶解，回收于回收容器11。
在上述实施形式中，在对柔性基板1进行真空成膜时，是使用两个导向辊3a，将柔性基板1在直线(平面)上展开成膜，但本发明并不限于此，例如，可以如图3所示，通过将柔性基板1沿着导向辊3a的曲面与导向辊3a一起移动，将遮蔽板长度不同的遮蔽部件(9a、9b)配置于导向辊3a下的既定位置，可以达到同样的图案化。
在上述实施形式中，作为间歇遮断蒸发物质移动的机构，表示的是设置有开闭器(shutter)机构的例子，但并不限于开闭器机构，由其他的结构也可以实施本发明。例如，采用将蒸发源的加热间歇式停止的机构，也能够将物质的移动间歇式地遮断。
而且，在上述实施形式中，虽然是以设置有两个狭缝状开口部为例进行了说明，但即使是一个开口部也能够达到同样的图案化。
通过设置两个以上的狭缝状开口部，能够缩短达到目的厚度的成膜时间，能够使柔性基板的行走速度下降，从而使该柔性基板不易被破坏，由于一个蒸发源的蒸发速度可以较小，所以能够减少来自蒸发源的辐射热。其结果是能够取得抑制对于基板及在基板上预先形成的薄膜的不良影响等效果。
在叠层两种以上薄膜的情况下，设置两个以上的狭缝状开口部，且来自与各个狭缝状开口部相对应的蒸发源的蒸发物质为两种以上。由此，薄膜的叠层能够由一个工序完成，可得到提高生产效率的效果。而且，在由使用历来的掩膜的方法叠层两种以上薄膜的情况下，掩膜上所黏附的蒸发物质，有混入其他蒸发物质的叠层中该其他物质蒸发源的可能性。但是，在本发明中，由于不使用掩膜，所以具有能够克服上述问题的优点。
遮蔽部件的形状也不限于图1所示的突出的形状，可以是设置了平面状的开口部的形状等，可以适宜选择。
在上述实施形式中，是以柔性基板作为基板的例进行的说明，但本发明的基板也不限于柔性基板，还可以使用玻璃板、金属板、塑料板等。而且，在本发明的实施形式中，作为基板行走装置，是以设置有供料机构及卷取机构的装置为例进行的说明，但供料装置或卷取装置也并非一定必须，也可以由其他的装置，例如带式传送机来实施本发明。
以上说明的真空成膜装置与薄膜制造方法，可以作为电池、二次电池、各种包装薄膜、各种封装用薄膜、涂层玻璃、磁记录介质、有机EL装置、无机薄膜EL装置、薄膜电容器等的制造装置及制造方法的一部分而使用。
实施例1在实施例1中，作为非水电解液二次电池用的负极，说明在经图案化的石墨上，使用图1的真空成膜装置，对于负极集电体(铜箔)的单面逐次图案化形成由硅锂合金(SiLi)所构成的薄膜层的方法。还有在以下的实施形式及比较例中，使用含有硅锂合金(SiLi)的蒸发源(6a～6d)。
如图4所示，在作为柔性基板的负极集电体中使用长约2000m，厚10μm的铜箔20，在其上沉积由石墨构成的层21a。该由石墨构成的层21a，是在铜箔20的两面上涂敷膏状物、干燥后得到的层，所述膏状物是在石墨粉末中混合作为胶粘材料的溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮的聚偏氟乙烯与赋予导电性的材料后得到的。干燥后，把涂敷有石墨的铜箔20，在压缩的同时卷取。石墨层21a的厚度约为70μm。如图4所示，在铜箔20的表面侧，左端部有7m、右端部有6.42m的未涂敷的部分。石墨层21a从左端部7m的位置开始以0.43m的节距(涂敷部0.41m、间隔0.02m)形成，存在有4620个。另一方面，在铜箔20的背面侧，左端部有7m、右端部有6.48m的未涂敷的部分。石墨层涂敷部从左端部7m的位置开始以0.43m的节距(涂敷部0.35m、间隔0.08m)形成，存在有4620个。
为了对铜箔20的表面侧图案化，使图1的遮蔽部件9a、9b的节距为0.43m，狭缝(开口部)在铜箔的行进方向上为5cm宽度，在与行进方向垂直的方向上为0.16m的宽度而形成。
在上述经图案化的石墨层21a上，由真空蒸镀法图案化厚度为3μm的SiLi层21b。作为铜箔20的初期设置状态，在图1所示的真空成膜装置的供料辊2a上，安装预先制作的铜箔20，同时使铜箔20沿着导向辊3a而移动，把铜箔20的前端安装于卷取辊2b，驱动全部或一部分的辊，给予铜箔20以适度的张力，将铜箔20不发生松弛与挠曲地、平面状地设置于蒸发源6a、6b上。遮蔽部件9a、9b与铜箔20的间隙为0.5mm。蒸发源(6a、6b)与铜箔20的距离为25cm。
使真空排气装置18工作，进行排气，使真空腔室内的真空度达到1×10-4Pa之后，进行成膜。
通过驱动全部的辊，使铜箔20以任意的速度行走。在铜箔20的表面侧的石墨层21a上SiLi层(厚度3μm)21b的正确成膜，是伴随着铜箔20的行走，由位置检测器7a认识铜箔20的表面上的石墨层21a的端部，控制行走速度，开闭由前面说明的开闭器(8a、8b)的成膜方法而进行。成膜后，使用气体导入阀19将氩气气体导入腔室内，打开腔室，取出卷取于卷取辊2b的铜箔20。
接着对上述取出的铜箔20的背面进行图案化。为了对铜箔20的背面侧图案化，使遮蔽部件9a、9b的节距为0.43m，狭缝(开口部)在铜箔的行进方向上为5cm宽度，在与行进方向垂直的方向上为0.16m的宽度而形成。
使真空排气装置18工作，进行排气，使在真空腔室内的真空度达到1×10-4Pa之后，进行成膜。
向铜箔20的背面侧的石墨层21a的SiLi层(厚度3μm)21b的正确成膜，是使用这样的成膜方法，即，伴随着铜箔20的行走，由位置检测器7b认识铜箔20的背面上的石墨层21a的端部，控制行走速度，开闭由前面说明的开闭器(8a、8b)，而在石墨层21a上图案化SiLi层(厚度3μm)21b，使用卷取辊2b卷取铜箔20。成膜后，使用气体导入阀19，将氩气气体导入腔室内，打开腔室，取出卷取于卷取辊2b的铜箔20。
上述制作的铜箔上负极图案的状态示于图5。确认了正如设计的那样，在铜箔20的表面侧，左端部有7m、右端部有6.42m的未蒸镀的部分。确认了在石墨层21a上SiLi层(厚度3μm)21b正确地形成，是从左端部7m的位置开始以0.43m的节距(涂敷部0.41m、间隔0.02m)而形成，全部的负极图案达到了4620个。另一方面，确认了正如设计的那样，在铜箔20的背面侧，左端部有7m、右端部有6.48m的未蒸镀的部分。在石墨层21a上正确地形成SiLi层(厚度3μm)21b，从左端部7m的位置开始以0.43m的节距(涂敷部0.35m、间隔0.08m)形成，全部的负极图案达到了4620个。
比较例1在比较例1中，图案掩膜与铜箔重合同步行走，通过图案掩膜的开口部而试验了铜箔上电极的图案化。
形成了石墨的铜箔20，使用了实施例1中所使用的铜箔。还有，为了进行与图案掩膜的对位，适宜地设置了对准标记22(孔)。而且，图案掩膜，是使用了从厚度约为20μm，宽度0.24m，长度约2000m的铜箔制作开口部22，表面镀镍的铜箔24。图6(a)中表示了铜箔表面侧的石墨层的图案，图6(b)中表示用于对铜箔表面侧图案化的图案掩膜的概略。在图案掩膜中也设置有与铜箔20对位用的对准标记22。图7(a)中表示了铜箔背面侧的石墨层21a的图案，图7(b)中表示用于对铜箔背面侧进行图案化的图案掩膜的概略。在图案掩膜中也设置有与铜箔20的对位用对位标记22。
参照图8，表示了比较例1中所使用的真空成膜装置的内部结构。基本上是由铜箔20的行走机构以及与上述铜箔同步行走的掩膜移动机构所构成。铜箔20的从供料到卷取，是由供给铜箔20的供料辊2a，为了将铜箔20导入滚筒(can roller)17a而设置的导向辊14a，用于提高铜箔20与图案掩膜12a及12b的紧密接合与同步进行的成膜精度的滚筒17a，用于使由滚筒17a所送来的铜箔20在卷取辊高精度行走的导向辊14b，以及用于卷取由导向辊14b所送来的铜箔20的卷取辊2b所构成。图案掩膜12a或12b的从供料到卷取，是由用于供给上述图案掩膜的供料辊13a，为了将上述图案掩膜12a或12b导入滚筒17a而设置的导向辊15a，用于卷取由滚筒15a所送来的上述图案掩膜12a或12b的卷取辊13a所构成。而且，使蒸发源6a与滚筒17a的最下部之间的距离为25cm。
首先，在上述铜箔表面侧的经图案化的石墨层21a上，由真空蒸镀法图案化厚度为3μm的SiLi层21b。作为铜箔20的初期设置状态，在图8所示的供料辊2a上，安装预先制作的铜箔20的卷心，在图案掩膜供料辊13a上安装预先制作的图案掩膜12a(表面侧用图6(b))。对合对位标记22，使铜箔20及图案掩膜12a紧密接合，同时使它们沿滚筒17a移动，分别使用导向辊14b、15b，在各自的卷取辊2b、13b上安装铜箔20与图案掩膜12a的前端。驱动全部或一部分的辊，给予铜箔20和图案掩膜12a以适度的张力，将铜箔20和图案掩膜不发生松弛与挠曲地紧密接合于蒸发源6a上的滚筒17a。
通过驱动全部的辊，使铜箔20与图案掩膜12a以任意的速度同步行走，不使用开闭器机构而从蒸发源连续地蒸发SiLi。在形成约1200m的膜时，图案掩膜12a被切断。成膜后，使用气体导入阀19将氩气气体导入腔室内，打开腔室，取出卷取于卷取辊2b的铜箔20。观察了能够成膜部分的铜箔20上的图案，可知在石墨上有未形成SiLi层的部分，石墨上以外的区域也形成了SiLi层。这是由于在行走中铜箔20与图案掩膜12a发生了偏差。而且，在铜箔20的薄膜层表面的一部分观察到了损伤与剥落。这是由于铜箔20与图案掩膜12a紧密接合行走，发生偏差时切削了薄膜。
接着，在上述铜箔背面侧的经图案化的石墨层21a上，由真空蒸镀法图案化由SiLi所构成的活性物质。作为铜箔20的初期设置状态，在图8所示的供料辊2a上安装预先制作的铜箔20的卷心，在图案掩膜供料辊13a上安装预先制作的图案掩膜12a(背面侧用图7(b))。对合对位标记，使铜箔20及图案掩膜12a紧密接合，同时使它们沿滚筒17a移动，分别使用导向辊14b、15b，在各自的卷取辊2b、13b上安装铜箔20与图案掩膜12b的前端。驱动全部或一部分的辊，给予铜箔20和图案掩膜12b以适度的张力，将铜箔20和图案掩膜不发生松弛与挠曲地紧密接合于蒸发源6a上的滚筒17a。
使真空排气装置18工作，进行排气，使在真空腔室内的真空度达到1×10-4Pa之后，进行成膜。
通过驱动全部的辊，使铜箔20与图案掩膜12a以任意的速度同步行走，不使用开闭器机构而从蒸发源连续地蒸发SiLi。在形成约500m的膜时，图案掩膜被切断。成膜后，使用气体导入阀19将氩气导入腔室内，打开腔室，取出卷取于卷取辊2b的铜箔20。观察了能够成膜部分的铜箔20上的图案，可知在石墨上有未形成SiLi层的部分，石墨上以外的区域也形成了SiLi层。这是由于在行走中铜箔20与图案掩膜12a发生了偏差。而且，在铜箔20的薄膜层膜面的一部分观察到了损伤与剥落。这是由于铜箔20与图案掩膜12a紧密接合行走，发生偏差时切削了薄膜。
以上，在历来的使图案掩膜与铜箔同步(行走)而进行的成膜方法中，不能实现二次电池用的图案化。
在历来的使图案掩膜与铜箔同步(行走)而进行的成膜方法中，除了基板用的行走装置，在真空装置内也必须设置图案掩膜用行走装置，使装置的结构繁杂。而另一方面在实施例1的真空成膜装置中，由于不使用图案掩膜，所以没有必要设置图案掩膜用行走装置，能够使装置的结构简化。
而且，在历来的使图案掩膜与铜箔同步(行走)而进行的成膜方法中，必须对基板及图案掩膜双方的行走进行控制。进而，还必须确认图案掩膜对于在行走的基板的位置，因此，在所希望的位置正确地成膜是困难的。而另一方面在实施例1的真空成膜装置中，由于遮蔽部件被固定，所以行走的构成要素仅有基板。而且，能够由位置检测器正确地认识基板上应该成膜的位置，基于该信息控制开闭器机构。其结果是能够在基板上高精度地成膜。
实施例2在本实施例2中，对作为非水电解液二次电池用的负极，在经图案化的石墨上，一贯在真空中，在石墨两面上图案化由硅锂合金(SiLi)所构成的薄膜层的真空成膜装置与使用该装置的图案化方法加以说明。
带有石墨的铜箔，使用了与实施例1中同样的铜箔。图9是表示用于在图4的铜箔20的两面的既定位置(石墨层21a)形成SiLi层21b的真空蒸镀装置的内部结构的概略图。铜箔20的从供料到卷取，是由用于供给铜箔20的供料辊2a，为了高精度地移动铜箔20、将来自蒸发源(6a、6b)的蒸发物在铜箔20的表面侧铜箔20上正确成膜而设置的两个导向辊3a，为了高精度地移动由导向辊3a所送来的铜箔20、使铜箔20的背面面向蒸发源6c、6d而设置的两个导向辊4a，为了能够改变由导向辊4a所送来的铜箔20的速度、在背面侧的目的位置成膜而设置的松紧调节辊5，担当向松紧调节辊5送铜箔20的导向辊4b，以将从松紧调节辊5所送来的铜箔20正确地送到导向辊3b为目的的导向辊4c，为了在从松紧调节辊5所送来的铜箔20背面侧的目的位置成膜而设置的两个导向辊3b，以及用于卷取从导向辊3b所送来的在两面图案化硅薄膜的铜箔20的卷取辊2b所构成。
而且，为了正确地把握铜箔20上石墨层21a的位置、在石墨上正确地成膜，在成膜前的工序中设置利用铜箔面与石墨涂敷面的光反射率的位置检测器7a、7b。用于对铜箔20的表面侧图案化的遮蔽部件9a、9b的节距为0.43mm，狭缝(开口部)在铜箔的行进方向上为5cm宽度，在与行进方向垂直的方向上为0.16m的宽度而形成。另一方面，用于对铜箔20的背面侧图案化的遮蔽部件9c、9d的节距为0.43mm，狭缝(开口部)在铜箔的行进方向上为5cm的宽度、在与行进方向垂直的方向上为0.16m的宽度而设置。
在上述经图案化的石墨层21a上，由真空蒸镀法图案化厚度为3μm的SiLi层21b。作为铜箔20的初期设置状态，在图9所示的真空成膜装置的供料辊2a上，安装预先制作的铜箔20的卷心，同时使铜箔20沿着导向辊3a→导向辊4a→导向辊4b→松紧调节辊5→导向辊4c→导向辊3b而移动，把铜箔20的前端安装于卷取辊2b，驱动全部或一部分的辊给予铜箔20以适度的张力，将铜箔20不发生松弛与挠曲地、平面状地设置于蒸发源上。遮蔽部件9a、9b、9c、9d与铜箔20的间隙为0.5mm。此外，蒸发源6a、6b、6c、6d与铜箔20的距离为25cm。
使真空排气装置18工作，进行排气，使真空腔室内的真空度达到1×10-4Pa之后，进行成膜。
通过驱动全部的辊，使铜箔20以任意的速度行走。向铜箔20的表面侧的石墨层21a上的SiLi层(厚度3μm)21b的正确成膜，是利用这样的成膜方法进行，即，伴随着铜箔20的行走，由位置检测器7a认识铜箔20的表面上的石墨层21a的端部，控制行走速度，开闭前面说明的开闭器8a、8b。向铜箔20的背面侧的石墨层21a的SiLi层21b的正确成膜，是利用这样的成膜方法进行，即，伴随着铜箔20的行走，由位置检测器7b认识铜箔20的背面上的石墨层21a的端部，控制行走速度，开闭前面说明的开闭器8c、8d的成膜方法而进行，通过这样的方法，在石墨层21a上图案化SiLi层21b，使用卷取辊2b卷取铜箔20。成膜后，使用气体导入阀19将氩气导入腔室内，打开腔室，取出卷取于卷取辊2b的铜箔20。
上述所制作的铜箔的负极图案状态示于图6。确认了在铜箔的表面侧与设计相同，左端部有7m、右端部有6.42m未蒸镀的部分。确认了SiLi层(厚度3μm)21b在石墨层21a上从左端部7m的位置开始以0.43m(涂敷部0.41m、间隔0.02m)的节距正确地形成、并形成了4620个SiLi层21b的负极的存在。另一方面，确认了在铜箔20的背面侧，左端部有7m、右端部有6.48m的未蒸镀的部分。确认了SiLi层(厚度3μm)21b在石墨层21a上从左端部7m的位置开始以0.43m节距(涂敷部0.41m、间隔0.02m)正确地形成、并形成了4620个SiLi层21b的负极的存在。
比较例2在比较例2中，进行了使比较例1所示的图案掩膜与铜箔同步行走，一贯在真空中对铜箔的两面图案化而形成负极的尝试。
形成了石墨的铜箔与图案掩膜，使用了比较例1中所使用的铜箔与图案掩膜。
参照图10，表示了比较例2中所使用的用于一贯在真空中在铜箔的两面形成负极图案的真空成膜装置的内部结构。铜箔20的从供料到卷取，是由用于供给铜箔20的供料辊2a，使铜箔20与图案掩膜12a或12b紧密接合的同时、将来自蒸发源6a、6b的蒸发物成膜的滚筒17a，为了高精度移动从滚筒17a所送来的铜箔20、使铜箔20的背面面向蒸发源6c、6d而设置的两个导向辊4a，为了能够改变由导向辊4a所送来的铜箔20的速度、在背面侧的目的位置成膜而设置的松紧调节辊5，担负向松紧调节辊5送铜箔20的导向辊4b，以将从松紧调节辊5所送来的铜箔20正确地送到滚筒17b为目的的导向辊4c，使从松紧调节辊5所送来的铜箔20与图案掩膜12b紧密接合的同时、使来自蒸发源6c、6d的蒸发物在铜箔20的背面侧成膜的滚筒17b，以及卷取从滚筒17b所送来的在两面上图案化SiLi薄膜的铜箔20的卷取辊2b所构成。
用于对铜箔20的表面侧图案化的图案掩膜12a的从供料到卷取，是由用于供给上述图案掩膜的供料辊13a，为了将上述图案掩膜导入滚筒17a而设置的导向辊15a，用于将从上述导向辊15a所送来的上述图案掩膜12a导入卷取辊13b的导向辊15b，以及用于卷取从导向辊15b所送来的图案掩膜的卷取辊13b所构成。用于对铜箔20的背面侧图案化的图案掩膜12b的从供料到卷取，是由用于供给上述图案掩膜的供料辊13c，为了将上述图案掩膜导入滚筒17b而设置的导向辊16a，用于将从滚筒17b所送来的上述图案掩膜导入卷取辊13d的导向辊16b，以及用于卷取从导向辊16b所送来的上述图案掩膜的卷取辊13d所构成。
在铜箔的两面上图案化的石墨层21a上，由真空蒸镀法图案化由SiLi所构成的活性物质的膜。作为铜箔20的初期设置状态，在图10所示的供料辊2a上安装预先制作的铜箔20的卷心，同时使铜箔20沿滚筒17a导向辊4a导向辊4b松紧调节辊5滚筒17b而移动，把铜箔20的前端安装固定于卷取辊2b。
作为图案掩膜12a、12b的初期状态，使图案掩膜12a、12b沿着导向辊15a、16a滚筒17a、17b导向辊15a、16a而移动，安装于卷取辊13b、13d。而且，使图案掩膜12a、12b的对位标记22与铜箔20的对位标记22相对合，成为受张力的状态。
使真空排气装置18工作，进行排气，使真空腔室内的真空度达到1×10-4Pa之后，进行成膜。
通过驱动全部的辊，使铜箔20与图案掩膜12a以任意的速度同步行走，不使用开闭器机构而从蒸发源连续地蒸发SiLi。在铜箔20的表面侧形成约1200m的膜、背面侧形成约1100m的膜时，图案掩膜被切断。成膜后，使用气体导入阀19将氩气导入腔室内，打开腔室，取出卷取于卷取辊2b的铜箔20。
观察了成膜部分的铜箔20上的图案，可知在石墨上有未形成SiLi层的部分，石墨上以外的区域也形成了SiLi层。这是由于在行走中铜箔20与图案掩膜12a发生了偏差。而且，在铜箔20的薄膜层膜面的一部分观察到了损伤与剥落。这是由于铜箔20与图案掩膜12a紧密接合行走，发生偏差时切削了薄膜。取出了上述成膜500m、卷取于卷取辊2b上的铜箔20。
以上，在历来的图案掩膜与铜箔同步(行走)而进行的成膜方法中，不能实现二次电池用电极的图案化。
以上，根据本发明，是通过由开闭器机构等遮断装置将蒸发物质从蒸发源向基板的移动间歇遮断而进行成膜。结果是能够控制性良好、稳定地形成具有所希望图案形状的薄膜。由于遮断装置是与基板相离间而设置，所以能够有效地解决在使用掩膜的历来的技术中所产生的膜的位置偏差、黏附于掩膜的蒸镀物质在行走中剥落所产生的污染、成膜中基板的切断等问题。
本发明可以适用于电池的电极、二次电池、各种包装薄膜、各种封装薄膜、涂层玻璃、磁记录介质、有机EL装置、无机薄膜EL装置、薄膜电容器等的制造。
权利要求
1.一种真空成膜装置，其特征在于是在基板上形成具有所希望的图案形状的薄膜的真空成膜装置，设置有使基板行走的行走装置、包含构成薄膜的蒸发物质的蒸发源、以及将从所述蒸发源向所述基板的所述蒸发物质的移动进行间歇式遮断的遮断装置，且所述遮断装置存在于所述蒸发源与所述基板之间，与所述基板离间设置。
2.根据权利要求1所述的真空成膜装置，其特征在于设置有多个所述遮断装置。
3.根据权利要求1或2所述的真空成膜装置，其特征在于设置有包含不同蒸发物质的多种蒸发源。
4.一种真空成膜装置，其特征在于设置有用于供给基板的送料辊、用于卷取从所述送料辊所送出的所述基板的卷取辊、含有用于在所述基板上实施真空成膜的蒸发物质的蒸发源、设置在所述蒸发源与所述基板之间且具有狭缝开口部的遮蔽部件、以及设置在所述遮蔽部件与所述蒸发源之间、对从所述蒸发源向所述基板上的所述蒸发物质的移动进行间歇式遮断的开闭器机构。
5.根据权利要求4所述的真空成膜装置，其特征在于在所述遮蔽部件或所述开闭器机构中设置有加热装置。
6.根据权利要求4或5所述的真空成膜装置，其特征在于在所述送料辊与所述卷取辊之间设置有导向辊。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的真空成膜装置，其特征在于在所述送料辊与所述卷取辊之间设置有松紧调节辊。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的真空成膜装置，其特征在于在所述送料辊与所述卷取辊之间设置有决定所述基板的位置的位置检测器。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的真空成膜装置，其特征在于所述遮蔽部件具有多个狭缝状开口部，与各狭缝状开口部相对应设置有开闭器机构。
10.根据权利要求4～9中任一项所述的真空成膜装置，其特征在于设置有包含不同蒸发物质的多种蒸发源。
11.一种真空成膜方法，其特征在于是在基板上形成具有所希望的图案形状的薄膜的真空成膜方法，具有使基板向一个方向行走的步骤、在基板行走中从蒸发源发生蒸发物质并导向所述基板上的步骤、以及在基板行走中使在所述基板与蒸发源之间且与基板离间而设置的遮断装置进行间歇式动作的步骤。
12.根据权利要求11所述的真空成膜方法，其特征在于所述遮断装置是开闭器机构。
13.根据权利要求11或12所述的真空成膜方法，其特征在于设置有多个遮断装置，通过在使用一个遮断装置成膜后，连续地使用其它遮断装置重复成膜而形成所述薄膜。
14.一种真空成膜方法，其特征在于是在导电性基板上形成具有所希望的图案形状的活性物质层的真空成膜方法，具有使导电性基板向一个方向行走的步骤、在基板行走中从蒸发源发生活性物质并导向基板上的步骤、以及在基板行走中使在于所述基板与蒸发源之间且与基板离间而设置的遮断装置进行间歇式动作的步骤。
15.一种电池用电极的制造方法，其特征在于在权利要求14所述的电池用电极的制造方法中，所述遮断装置是开闭器机构。
16.根据权利要求14或15所述的电池用电极的制造方法，其特征在于设置有多个遮断装置，通过在使用一个遮断装置成膜后，连续地使用其它遮断装置重复成膜。
全文摘要
本发明的真空成膜装置使用于将来自蒸发源(6a、6b)的蒸发物质在柔性基板(1)的既定位置成膜的场合。在真空中使用辊(2a、2b、3a、3c)使柔性基板(1)行走的同时，通过开闭器(8a、8b)的开闭来控制经由遮蔽部件(9a、9b)的开口部的蒸发物质的移动。在柔性基板(1)上控制性高地形成具有既定形状图案的薄膜。由此提供将来自蒸发源(6a、6b)的蒸发物质在柔性基板(1)的既定位置成膜时使用的真空成膜装置。
文档编号C23C14/56GK1578847SQ0282140
公开日2005年2月9日 申请日期2002年11月21日 优先权日2001年11月27日
发明者宇津木功二, 山本博规, 宫地麻里子, 三浦环, 森满博, 坂内裕, 山崎伊纪子 申请人:日本电气株式会社