通过表面波等离子体形成蒸镀膜的方法及装置的制作方法

专利名称：通过表面波等离子体形成蒸镀膜的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过表面波等离子体形成蒸镀膜的方法及为了执行该 方法而使用的装置，更详细地讲，涉及通过利用表面波等离子体的等
离子体CVD法形成蒸镀膜的方法及装置，所述表面波等离子体是借助 微波得到的。
背景技术：
以往，为了改善各种基体的特性，在其表面上利用等离子体CVD 法形成蒸镀膜，在包装材料的领域中，公知有对于容器或薄膜等塑料 基材通过等离子体CVD法形成蒸镀膜、提高气体隔断性的方法。例如， 已知有使用有机硅化合物等有机金属化合物和氧气、通过等离子体 CVD法在塑料基材的表面上形成由含有硅氧化物、碳、硅和氧作为构 成元素的化合物等构成的蒸镀膜的方法。
所谓的等离子体CVD法是利用等离子体进行薄膜成长的方法，基 本上由在减压下通过高电场的电能使含有原料气体的气体放电、使分 解生成的反应原料(等离子体)经过气相中或者基板上的化学反应、 堆积在基板上的过程构成。已知有利用微波辉光放电来实现这样的等 离子体状态的方法。
作为这种利用借助微波形成的等离子体CVD实施的蒸镀膜的形成
方法，最近提出了各种利用微波的表面波的表面波等离子体(专利文 献l、 2)。
专利文献l:特开平10-158847
专利文献2:特开2001-118698
在该借助微波得到的表面波等离子体中，能够以较大的面积产生 均匀的高密度的等离子体，所以在向例如液晶基板及半导体晶片等基 板表面上的蒸镀中使用。
但是，以往公知的利用表面波等离子体形成蒸镀膜的方法及装置 是通过所谓分批式进行的，并不适合于连续生产，有例如不适合在薄 膜、特别是巻绕在辊上的长条薄膜的表面上形成蒸镀膜的问题。此外，
在利用上述有机硅化合物等有机金属化合物作为反应气体成分而形成 蒸镀膜的情况下，已知通过改变反应气体的组成及等离子体生成条件 等能够形成具有组成连续变化的层状构造的蒸镀膜，利用这一点，考 虑例如在基板表面上形成富含有机成分的紧贴性良好的膜，并在其上 形成富含金属氧化物成分的气体隔离性良好的膜等，但对于形成具有 这样的层状构造的蒸镀膜而言，公知的利用表面波等离子体的方法及 装置也并不适合。
此外，在专利文献l、 2所述那样的利用表面波等离子体形成蒸镀 膜的方法中，是将基体配置为面对微波的表面波供给装置、对两者之 间供给反应性气体的方法，通过这样的方法，在面对表面波供给装置 侧的一側的基体表面上形成蒸镀膜。相对于此，还提出了在与面对表 面波供给装置侧的一侧相反侧的基体表面上形成蒸镀膜的方法(专利 文献3)。
专利文献3:特开昭62-294181号公报
在专利文献3的方法中，将微波透过性的基体接近或紧贴于设在 表面波供给装置中的电介质电极板而配置，在位于与表面波供给装置 相反侧的基体表面侧一边供给反应性气体一边通过表面波等离子体形 成蒸镀膜。该方法由于在与表面波供给装置相反侧的基体表面上形成 蒸镀膜，所以有能够有效地避免反应物向表面波供给装置的堆积的优 点。
但是，在专利文献3中公开的方法中，也在连续地在长条的塑料 薄膜上形成蒸镀膜方面有需要解决的问题。即，在该方法中，由于微 波需要透过基体，所以必须使微波透过性的基体与表面波供给装置紧 贴、或者将两者的间隙设定在微小的范围内。因此，在使用长条的塑 料薄膜作为微波透过性的基体、 一边使其连续地移动一边形成蒸镀膜 时会产生问题。例如，如果使该长条薄膜与微波供给装置紧贴地移动， 则会发生长条薄膜的磨损，而如果在该长条薄膜与微波供给装置之间 保持微小的间隔而使长条薄膜移动，则由于该薄膜的摆动等，不能均 匀地保持两者的间隔，会在蒸镀膜的厚度方面产生离散等。

发明内容
因而，本发明的目的是提供一种能够利用微波的表面波等离子体
而在薄膜基材表面、特别是长条薄膜的表面上连续地形成蒸镀膜的蒸 镀膜的形成方法以及用来实施该方法的装置。
本发明的另一目的是提供一种能够将具有多层构造的蒸镀膜形成 在薄膜基材表面、特别是长条薄膜的表面上的蒸镀膜的形成方法以及 用来实施该方法的装置。
本发明的再另一目的是提供一种为了通过利用微波的表面波实施
的等离子体CVD法形成蒸镀膜而使用的、特别是能有效地抑制磨损等 的不良状况、能够在长条薄膜的表面上连续地形成均匀厚度的蒸镀膜 的微波供给装置以及具备该供给装置的蒸镀膜形成装置。
根据本发明，提供一种蒸镀膜形成方法，其特征在于，在真空区 域内配置利用微波的表面波发生装置，以使塑料薄膜基材面对该表面 波发生装置的方式，使塑料薄膜基材连续地移动到该真空区域内，并 且将至少含有有机金属化合物的反应气体连续地供给到该真空区域 内，通过利用来自该表面波发生装置的微波的表面波执行等离子体反 应，在上述薄膜基材表面上连续地形成蒸镀膜。
在该本发明的蒸镀膜形成方法中，优选采用以下的方案。 (1 )沿着上述薄膜基材的移动方向将多个表面波发生装置并排地 排列，将相邻的表面波发生装置之间以能够进行该薄膜基材的移动的 程度分隔， 一边使该薄膜基材连续地移动， 一边通过各表面波发生装 置进行的等离子体反应在该薄膜基材表面上连续地形成蒸镀膜。
(2 )上述多个表面波发生装置进行的等离子体反应通过按照表面 波发生装置而改变供给的反应气体的种类或组成、或者微波输出，在 薄膜基材表面上形成多层结构的蒸镀膜。
(3) 作为上述薄膜基材而使用长条薄膜。
(4) 将巻绕有上述长条薄膜的坯料辊、和用来巻取该长条薄膜的 巻取辊配置在真空区域内，在将巻绕于该坯料辊上的长条薄膜用巻取 辊巻取的期间中，在该长条薄膜表面上连续地形成蒸镀膜。
此外，在本发明的蒸镀膜形成方法中，既可以在上述薄膜基材的 面对表面波发生装置一侧的面上形成蒸镀膜，也可以在面对表面波发 生装置的一侧的相反侧的面上形成蒸镀膜。
例如，在本发明方法中，在上述薄膜基材的面对表面波发生装置 的一侧的面上形成蒸镀膜的情况下(以下称作对面蒸镀)，优选的是，
(5) 使上述薄膜基材与上述表面波发生装置隔开间隔地移动，以 流入到该薄膜基材与表面波发生装置之间的空间中的方式供给上述反 应性气体，在该薄膜基材的面对表面波发生装置一侧的面上形成蒸镀 膜。
此外，在本发明方法中，在上述薄膜基材的与面对表面波发生装 置的一侧相反侧的面上形成蒸镀膜的情况下(以下称作反面蒸镀)， 优选的是，
(6) 将上述表面波发生装置的表面波放出面做成曲率面，使上述 薄膜基材以一个面紧贴在该曲率面上的方式沿着该曲率面移动，在该 薄膜基材的另一个面上形成蒸镀膜。
此外，根据本发明，提供一种蒸镀膜形成装置(以下称作对面蒸 镀装置)，其特征在于，
在保持为真空状态的壳体内，包括以相互连通的方式形成的基材 输送室与蒸镀室；
在上述基材输送室中配置有坯料辊和巻取辊；
在上述蒸镀室中配置有支承辊，并且在该支承辊的周围，沿着该 支承辊的表面形成有多个由分隔部件划分的等离子体区域；
在上述等离子体区域中分别设有支承在形成上述蒸镀室的壳体壁 上的利用微波的表面波发生装置、和插入在该表面波发生装置与支承 辊表面之间的空间中的气体供给管；
一边将巻绕在上述坯料辊上的长条薄膜经由上述支承辊用上述巻 取辊巻取、 一边在上述等离子体区域中通过从表面波发生装置供给微 波的表面波并从气体供给管供给反应气体来进行等离子体反应，从而 在上述长条薄膜的面对表面波发生装置侧的表面上连续地形成蒸镀 膜。
在该对面蒸镀装置中，优选的是，
(7) 上述分隔部件是脱气部件；
(8 )形成上述蒸镀室的壳体壁形成为与上述支承辊表面同心的圆状。
(9)在上述基材输送室内配置有薄膜表面处理装置，在利用该薄 膜表面处理装置进行表面处理后，将上述长条薄膜供给到支承辊上而 进行蒸镀膜的形成。
进而，根据本发明，提供一种等离子体cvd用微波供给装置，其 特征在于，
包括在外表面上至少具有曲率面的中空支承体、和支承在该中空 支承体上的利用微波的表面波发生装置；
上述表面波发生装置包括与微波供给源连接并且在上述中空支承 体的内部中延伸的导波管、组装在该导波管的屏蔽壁上的缝隙天线、 和以覆盖该缝隙天线的方式设置的电介质电极板，该电介质电极板以 外表面露出的方式组装并固定在上述中空支承体的壁上；
并且，上述电介质电极板的外表面为与上述中空支承体的外表面 平滑地连接的曲率面。
该微波供给装置特别对反面蒸镀能够有效地适用，在该微波供给 装置中，优选的是，
(10) 上述中空支承体是具有辊形状的部件，上述电介质电极板
成；
(11) 在上述中空支承体的曲率面上，沿着周向支承有多个上述 表面波发生装置。
根据本发明，还提供一种蒸镀膜形成装置(以下称作反面蒸镀装 置)，其特征在于，
在保持为真空状态的壳体内，配置有巻绕长条塑料薄膜的坯料 辊、用来巻取该薄膜的巻取辊、和上述的等离子体cvd用微波供给装
置；
延伸有气体供给管，该气体供给管与上述等离子体cvd用微波供 给装置的电介质电极板外表面隔开较小间隔面对；
一边将巻绕在上述坯料辊上的长条塑料薄膜沿着上述等离子体
cvd用微波供给装置的中空支承体的曲率面并且通过该中空支承体与
上述气体供给管之间、用上述巻取辊巻取， 一边通过供给微波的表面 波并且从气体供给管供给反应性气体进行等离子体反应，从而在长条 塑料薄膜的不与上述电介质电极板外表面面对的一侧的表面上连续地 形成蒸镀膜。
在该反面蒸镀装置中，也优选的是，在上述壳体内配置有薄膜表 面处理装置，在利用该薄膜表面处理装置进行了表面处理后，上述长条薄膜通过上述中空支承体与气体供给管之间，进行蒸镀膜的形成。
根据本发明方法，由于一边使薄膜基材以面对配置在真空区域内 的利用微波的表面波发生装置的方式移动、 一边进行利用表面波等离 子体进行蒸镀膜的形成，所以能够连续地形成蒸镀膜，能够确保很高 的生产率。特别是在将坯料辊与巻取辊配置在真空区域内、将长条薄 膜从坯料辊通过巻取辊巻取时采用本发明方法，对于长条薄膜也能够 连续地形成大面积的蒸镀膜。
此外，在用来优选地实施上述方法的对面蒸镀装置中，由于设有 表面波发生装置及反应气体供给管的等离子体区域沿着张架在支承辊 上的长条薄膜的移动方向并排地形成，所以在各等离子体区域中，能 够采用不同的反应条件(例如反应气体的种类及组成、表面波发生装 置的微波输出等)，能够将具有多层构造的蒸镀膜连续地形成在长条 薄膜上。
此外，根据适用于反面蒸镀的本发明的微波供给装置，由于利用 微波的表面波发生装置被中空支承体保持，特别是放出微波的表面波 的电介质电极板为与该支承体的曲率面平滑地连接的曲率面，所以能 够一边沿着该中空支承体的外表面使长条塑料薄膜连续地移动、 一边 将微波以表面波的形式供给到该薄膜的反面(不面对表面波发生装置 的一侧的面)，通过等离子体反应在该反面上形成蒸镀膜。即，由于 电介质电极板的外表面为上述那样的曲率面，所以能够有效地抑制与 该电介质电极板的外表面的接触带来的该薄膜的磨损，并且由于该薄 膜一边紧贴在电介质电极板的外表面上一边移动，所以不会在两者的 间隔上产生离散，能够连续地形成均匀的厚度的蒸镀膜。
进而，在具备上述微波供给装置的本发明的反面蒸镀装置中，由 于在坯料辊与巻取辊之间设有上述微波供给装置，通过该供给装置的 中空支承体的曲率面将长条塑料薄膜从坯料辊巻取到巻取辊上，所以 能够在从坯料辊将长条薄膜通过巻取辊巻取的期间中连续地在长条塑 料薄膜的面(不面对中空支承体的曲率面的一侧的面)上连续地形成 蒸镀膜。
此外，在上述反面蒸镀装置中，通过将多个表面波发生装置保持 在上述中空支承体的曲率面上，能够在短时间内形成有厚度的蒸镀 膜，能够提高生产速度，并且通过改变各表面波发生装置中的微波输
出，还能够形成层叠了元素组成不同的层的构造的蒸镀膜。


图1是用来说明通过利用微波的表面波实施的等离子体反应、借 助对面蒸镀而形成蒸镀膜的方法的原理的图。
图2是用来说明通过利用微波的表面波实施的等离子体反应、借 助反面蒸镀而形成蒸镀膜的方法的原理的图。
图3是表示本发明的蒸镀膜形成装置(对面蒸镀装置)的构造的图。
图4是表示具备本发明的微波供给装置的蒸镀膜形成装置(反面 蒸镀装置)的构造的图。
具体实施例方式
在本发明中，是通过利用微波的表面波实施的等离子体反应将蒸 镀膜形成在基材薄膜表面上的方法，但该方法大体地划分，可以分为 在塑料薄膜基材的面对表面波供给装置一侧的面上形成蒸镀膜的对面 蒸镀、和在塑料薄膜基材的面对表面波供给装置一侧的相反侧的面上 形成蒸镀膜的反面蒸镀。通过图l及图2说明这些方法的原理。
首先，在用来说明对面蒸镀的原理的图1中，在腔室1上形成有 脱气口 2、 2，将腔室1内保持为既定的真空度。在该腔室1的侧壁上 连接有与气体供给源3连接的气体供给管5，对腔室1内供给既定的反 应气体。此外，在腔室l的上壁上，安装有整体用IO表示的表面波发 生装置，将支承台11配置为面对该表面波发生装置10，要形成蒸镀膜 的薄膜基材13位于该支承台11上。
表面波发生装置10具备连接在微波供给源10a上的导波管10b， 在该导波管10b的侧面的屏蔽壁上形成有缝隙天线10c，覆盖该缝隙天 线10c地设有电介质电极板10d。即，由图1可知，将薄膜基材13配 置在支承台11上，使薄膜基材13面对缝隙天线10c及电介质电极板 10c。
另外，缝隙天线10c由铝等金属构成，是以相当于被传送的微波 的半波长(1/2入)的间隔排列有多个缝隙15的结构。此外，电介质电 极板10d由介质损耗较低且耐热性良好的电介质、例如石英玻璃、氧
化铝、氮化硅等形成，其厚度一般为10至50mm左右。
使用上述那样的表面波发生装置10实施的蒸镀膜的形成是如下这 样进行的。
即，将腔室1内减压为通过微波的导入发生辉光放电的程度的真 空度(例如l 500Pa、优选为5 50Pa左右)，通过在该状态下通过 表面波发生装置IO供给微波、并且从气体供给管5将包含有机金属化 合物的反应气体供给到腔室1内，在薄膜基材13的表面上形成蒸镀 膜。
即，从微波供给源10a传送到导波管10b中的微波从缝隙天线10c 的缝隙15泄漏到电介质电极板10d内，沿着电介质电极板10d的壁面 扩散，形成表面波。该表面波被从电介质电极板10d释放到腔室1内， 发生辉光放电，由此反应气体中的有机金属化合物等分解，产生等离 子体状态的反应原料，反应物以膜状堆积在薄膜基材13的面对微波发 生装置IO侧的面13a上，形成蒸镀膜。
如已经叙述的那样，由于通过这种利用微波的表面波实施的等离 子体反应，能够以大面积均匀地生成高密度的等离子体，所以适合在 薄膜基板13的表面13a上形成蒸镀膜。
在本发明中，是一边使薄膜基材13连续地移动， 一边如上述那样 通过使用微波的表面波实施的等离子体反应进行蒸镀膜的形成，由 此，对于长条薄膜那样的薄膜基材13也能够以高生产率形成蒸镀膜。
另一方面，在用来说明反面蒸镀的原理的图2中，腔室1与图1 同样被保持为既定的真空度(在图2中省略了脱气口 2)，在该腔室1 上，也与图1同样，连接有与气体供给源3连接的气体供给管5，并且 安装有表面波发生装置10，但要形成蒸镀膜的薄膜基材13与图1不 同，是紧贴地定位于表面波发生装置io上。
即，由图2可知，薄膜基材13是使长条塑料薄膜13移动、以便紧 贴在表面波发生装置10的电介质电极板10d上。因而，通过将腔室1 内减压为既定的真空度、在该状态下由微波发生装置IO供给微波、并 且将含有有机金属化合物的反应性气体从气体供给管5供给到腔室1 内，在移动的薄膜基材13的与面对电介质电极板10d的面相反侧的面 13b上形成蒸镀膜。
在这样的反面蒸镀中，从微波供给源10a传送到导波管10b中的
微波从缝隙天线10c的缝隙15泄漏到电介质电极板10d内，沿着电介 质电极板10d的壁面扩散，形成表面波，而该表面波从电介质电极板 10d通过微波透过性的薄膜基材13被释放到腔室1内，发生辉光放电， 由此反应性气体中的有机金属化合物等分解，产生等离子体状态的反 应原料，反应物以膜状堆积在薄膜基材13的表面l外上，形成蒸镀膜。
这样的反面蒸镀也与上述对面蒸镀同样，能够以大面积均匀地生 成高密度的等离子体，所以适合在长条的薄膜基材U的表面13b上形 成蒸镀膜。此外，形成了蒸镀膜的薄膜基材13的表面13b位于没有面 对电介质电极板10d的一侧，所以有能够有效地避免反应物向表面波 发生装置10 (电介质电极板10d)堆积的优点。进而，在薄膜基材13 的表面13b上形成蒸镀膜的情况下，由于等离子体的激励点接近于薄 膜基材13的表面13b，所以还有成膜速度较快的优点。
以下，对用来实施上述的对面蒸镀及反面蒸镀的装置进行说明。
在表示用来适当地实施上述对面蒸镀的对面蒸镀装置的图3中， 该装置具有整体用30表示的壳体，在该壳体30内形成有基材输送室 33和蒸镀室35，基材输送室33与蒸镀室35相互连通。
在基材输送室33中收纳有坯料辊(原反口 - ， ) 51和巻取辊53, 在这些辊51、 53之间配置有多个中间辊55。此外，在蒸镀室35内收 纳有支承辊57。另外，在基材输送室33内设有脱气口 61，基材输送 室33内被保持为既定的真空度。
由图3可知，在坯料辊51上巻绕有长条薄膜(薄膜基材)13，该 长条薄膜13经由多个中间辊55、蒸镀室35内的支承辊57以及多个中 间辊55而没有*>弛地从坯料辊51巻取到巻取辊53上。
此外，在蒸镀室35中，在支承辊57的周面上，沿着由该辊57输 送的长条薄膜13的移动方向形成有多个等离子体区域A~D。(该等 离子体区域A D的数量并不限于4个，也可以是2-3个，也可以是 5以上)。
即，在这些等离子体区域A D中分别进行利用表面波等离子体实 施的蒸镀膜的形成，在将长条薄膜13从坯料辊51经由支承辊57巻取 到巻取辊53上时，当通过支承辊57上时在各区域A-D中依次形成蒸 镀膜。
等离子体区域A D是按照上述图l所示的原理进行蒸镀膜的形成 的区域，在各区域A D中，分别设有具备上述导波管10b、缝隙天线 10c以及电介质电极板10d的表面波发生装置IO(图1中的微波供给源 10a省略)，进而，连结到气体供给源3 (在图3中省略)的气体供给 管5被插入到各区域A D中。
另外，气体供给管5由穿有多个孔的金属管或多孔质管构成，在 图3的例子中， 一对气体供给管5、 5配置在表面波发生装置10的电 介质电极板10d的端部附近。此外，表面波发生装置IO安装在形成处 理室35的壳体壁35a上。
进而，各区域A-D由设计为不会妨碍长条薄膜13的输送的程度 的分隔壁59划分开。在图2的例子中，作为该分隔壁59使用具备脱 气口 59a的脱气部件，对各区域A-D内的空间利用由脱气部件构成的 分隔壁59脱气。
在支承辊57上的长条薄膜13通过上述那样的等离子体区域A-D 时，在各个区域A D中，在该长条薄膜13的表面lh(面对表面波 发生装置10的面)上形成蒸镀膜，因而，最终形成在长条薄膜13的 表面13a上的蒸镀膜为以等离子体区域A、 B、 C、 D的顺序形成的蒸
镀膜层叠的构造。
在这样的对面蒸镀装置中，各等离子体区域A D中的蒸镀膜的形
成是按照在图1中说明的原理进行的。
即，通过从由脱气部件构成的分隔壁59脱气，将各区域A-D减 压到既定的真空度(此时处理室35内的整体被减压)，在此状态下通 过气体供给管5供给反应气体，通过表面波发生装置IO供给微波的表 面波，产生等离子体状态，由各区域A-D借助等离子体反应形成蒸镀 膜。
另外，从气体供给管5供给到各区域A D中的反应气体被从作为 分隔壁59的脱气部件的脱气口 59a排气，由此，总是使一定浓度的反 应气体流到各区域A-D中。
在上述对面蒸镀装置中，如图3所示，形成蒸镀室35的壳体壁 优选为与支承辊57的周面呈同心圆状的曲率面，由此，能够将设在各 等离子体区域A-D中的表面波发生装置10的电介质电极板10d与长 条薄膜13的间隔保持一定，使各等离子体区域A-D中的物理的薄膜 形成条件一致。 一般而言，该电介质电极板10d与长条薄膜13的处理 面(即表面13a)的间隔设定为5至100mm左右的间隔对于均匀地形 成高密度的蒸镀膜而言是优选的。
此外，表面波发生装置IO优选通过例如小螺钉等可移动地安装在 壳体壁35a上，以便能够自由地设定电介质电极板10d与长条薄膜13 的处理面13a的间隔，此时，优选使气体供给管5也随之移动。此外， 在想要削减等离子体区域的数量的情况下及进行电介质电极板10d的 维护的情况下，也可以将表面波发生装置IO从壳体壁35a拆下。
进而，在上述基材输送室33内，优选在坯料辊51与支承辊57之 间的位置上设置薄膜表面处理装置60。即，在长条薄膜13移动到支承 辊57上而进行各等离子体区域A-D中的蒸镀膜形成之前的阶段中， 通过将长条薄膜13的处理面13a用薄膜表面处理装置60进行表面处 理，能够提高蒸镀膜与长条薄膜13的表面的紧贴性。
该薄膜表面处理装置一般是进行电晕处理及利用氩、氧等的等离 子体处理等的装置。
另一方面，在表示反面蒸镀装置的构造的图4中，在壳体30内配 置有整体用100表示的本发明的微波供给装置，使用该微波供给装置 100，按照上述图2所示的原理在长条薄膜13的表面13b(与面对微波 供给装置100的面相反侧的面)上形成蒸镀膜。另外，在图4中，对 于与图3共用的部件，用相同的附图标记表示。
微波供给装置100具有不可旋转地设置的中空支承体辊101 ，在该 辊101上支承有多个(在图4中是3个)产生上述微波的表面波的表 面波发生装置10。各表面波发生装置IO的与微波供给源(在图4中省 略)连接的导波管10b在中空支承体辊101的内部延伸，覆盖安装在 导波管10b的屏蔽壁上的缝隙天线10c(在图4中省略了缝隙15)地设 置的电介质电极板10d固定在中空支承体辊101的辊壁上。
在这样的微波供给装置100中，由图4可知，固定在中空支承体 辊101的辊壁上的电介质电极板10d的外表面为平滑地相连的曲率 面，特别优选为与该辊壁呈同心圆状的面。因而，即使使长条薄膜13 一边紧贴在这样的电介质电极板10d的外表面上一边移动，也能够有 效地避免薄膜13的磨损。另外，从避免这样的薄膜13的磨损的方面
考虑，电介质电极板10d的外表面优选为镜面。
此外，中空支承体辊101的材质并没有特别限制，但从微波的屏 蔽性方面考虑优选是金属制成，而且至少辊101的周面(电介质电极 板10d以外的与薄膜13紧贴的部分)由铬镀层等形成为镜面为宜。
在图4的反面蒸镀装置中，通过分隔壁31、 31以将具有上述微波 供给装置100的中空支承体辊101分成两部分的方式，将壳体30内划 分为基材输送室33和蒸镀室35，通过真空泵的排气将基材输送室33 及等离子体处理室35内(特别是等离子体处理室35内)减压为既定 的真空度。此外，在基材输送室33及蒸镀室35上分别形成有排气口 61，通过真空泵的排气，将基材输送室33及等离子体处理室35内减 压为既定的真空度。
在基材输送室33中，与图3的对面蒸镀装置同样，收纳有坯料辊 51和巻取辊53，在这些辊51、 53之间配置有多个中间辊55。即，在 坯料辊51上巻绕有长条薄膜13，该薄膜13经由多个中间辊55、微波 供给装置100 (安装有表面波发生装置10的中空支承体辊101)以及 多个中间辊55，,皮从坯料辊51无+>弛地巻取到巻取辊53上。
此外，在蒸镀室35中延伸有一对气体供给管5、 5，该一对气体供 给管5、 5分别面对安装于中空支承体辊101上的表面波发生装置10 的电介质电极板10d。该气体供给管5如前面说明的那样，由穿有多个 孔的金属管或多孔质管构成，供给等离子体CVD所需要的反应性气 体。
在上述的反面蒸镀装置中，将蒸镀室35内减压为既定的真空度， 通过空气供给管5供给既定的反应性气体，并且一边从各表面波发生 装置10供给微波的表面波一边将薄膜13从坯料辊51经由中空支承体 辊20巻取到巻取辊53上，从而在薄膜13的表面13b (不面对中空支 承体辊101—侧的表面)上连续形成蒸镀膜。即，在蒸镀室35内，在 薄膜13通过各表面波发生装置10的电介质电极板10d上时，按照上 述的原理，在薄膜13的表面13b上依次堆积蒸镀膜。
在该反面蒸镀装置中，优选地将脱气管(未图示)配置为，面对 各表面波发生装置10的电介质电极板10d。即，通过将从气体供给管 5、 5供给的反应性气体从脱气管排出，总是使一定浓度的反应性气体 滞留在面对电介质电极板10d的区域(薄膜13的表面13b的附近区域)
中，能够堆积一定组成的蒸镀膜。
此外，在图4的反面蒸镀装置中，通过将面对各表面波发生装置 10的电介质电极板10d的区域(等离子体区域)以容许薄膜13的通过 的程度分隔开，并改变供给到各区域中的反应性气体的组成，也能够 在薄膜13的表面13b上形成层叠构造的蒸镀膜。例如，在图4的装置 中，对应于安装在中空支承体辊IOI上的表面波发生装置IO的数量而 形成有3个等离子体处理区域，所以能够形成3层构造的蒸镀膜。(在 图3的对面蒸镀装置中，如前面所述，由于形成有A D的等离子体处 理区域，所以能够形成4层构造的蒸镀膜。)
进而，在图4的反面蒸镀装置中，也优选在坯料辊51与中空支承 体辊101之间的位置上设置薄膜表面处理装置60。即，在通过由各表 面波发生装置IO供给的微波的表面波形成蒸镀膜之前的阶段中，通过 由薄膜表面处理装置60将长条薄膜l3的处理面l兆表面处理，能够 提高形成的蒸镀膜与长条薄膜13的表面l:3b的紧贴性。
该薄膜表面处理装置一般是进行电晕处理及利用氩、氧等的等离 子体处理等的装置。
在上述图3的对面蒸镀装置及图4的反面蒸镀装置中，作为要形 成蒸镀膜的长条薄膜13，其自身可以使用公知的树脂薄膜，例如可以 使用低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚4-曱基 -l-戊烯或者乙烯、丙烯、l-丁烯、參曱基-l-戊烯等ct-烯烃彼此的无规 或嵌段共聚物等聚烯经；各种环状烯烃共聚物；乙烯-醋酸乙烯共聚物、 乙烯-乙烯醇共聚物、乙烯-氯乙烯共聚物等乙烯-乙烯基化合物共聚 物；聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ABS、 ot-甲基苯乙烯-苯乙烯 共聚物等苯乙烯类树脂；聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、氯乙烯-偏氯乙烯共 聚物、聚丙烯酸曱酯、聚甲基丙烯酸甲酯等乙烯基类树脂；尼龙6、尼 龙6-6、尼龙6-10、尼龙ll、尼龙12等聚酰胺；聚对苯二曱酸乙二醇 酯、聚对苯二曱酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等热塑性聚酯；聚 碳酸酯；聚亚苯基氧化物；聚乳酸等生物降解性树脂；或者由它们的 混合物构成的树脂；等。此外，也可以是由聚酰亚胺或环氧树脂等热 固化性树脂构成的。
此外，长条薄膜13也可以具有将烯烃类树脂等作为内外层、在这 些内外层之间具有氧吸收性层的气体隔离性的多层构造，通过在这样
的多层构造的长条薄膜的表面13a或13b上形成蒸镀膜，能够显著提 高氧隔离性。
在上述蒸镀装置中使用的反应气体，是含有有机金属化合物的气 体， 一般将有机金属化合物的气体和氧化性气体作为反应气体使用， 但根据需要，也可以与它们一起也同时使用作为碳源的烃。
作为有机金属化合物，优选地使用有机硅化合物，但只要是与氧 化性气体反应而形成金属氧化物的物质，并不限于有机硅化合物，可 以使用例如三烷基铝等有机铝化合物、或其他有机钛化合物等各种物 质。作为有机硅化合物，可以使用六曱基二硅烷、乙烯基三曱基硅烷、 甲基硅烷、二曱基硅烷、三甲基硅烷、二乙基硅烷、丙基硅烷、苯基 硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅 烷、四曱氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三曱氧基硅烷、甲基三甲氧 基硅烷、曱基三乙氧基硅烷等有机硅烷化合物、八曱基环四硅氧烷、 1，1，3，3-四曱基二硅氧烷、六甲基二硅氧烷等有机硅氧烷化合物等。此 外，除了这些材料以外，也可以使用氨基硅烷、硅氮烷等。这些有机 金属化合物既可以单独使用、也可以以两种以上的组合来使用。此夕卜， 也可以与上述有机硅化合物一起同时使用硅烷(SiH4)及四氯化硅。
作为氧化性气体，使用氧或NOx，作为载气，使用氩或氦等。
此外，作为碳源，除了有机硅化合物、有机金属化合物以外，也 可以使用CH4、 C2H4、 C2H6、 C3Hs等烃。
如前面所述，在上述的对面蒸镀装置及反面蒸镀装置中，可以在 所使用的表面波发生装置10的对面形成的等离子体区域(例如在图3 的对面蒸镀装置中形成有A-D的等离子体区域，在图4的反面蒸镀装 置中形成有3个等离子体区域)中采用不同的等离子体反应条件，由 此，能够将以层状层叠了特性不同的膜的蒸镀膜连续地形成在长条薄 膜上，这是本发明的较大的优点。
即，通过在各等离子体区域中使用相互不同的有机金属化合物， 能够形成层叠了以不同种类的金属氧化物为主体的层的蒸镀膜。
例如，已知一般有机度较高的蒸镀膜对塑料的紧贴性较高，并且 疏水性也较高，金属氧化物成分量较多的(无机性较高的)蒸镀膜对 塑料的紧贴性较低、但气体隔离性较高。因而，利用该性质，通过在 长条薄膜13的表面侧形成有机性较高的层、在中间层形成无机性较高
的层、在外表面再形成有机性较高的层，能够形成对长条薄膜13的紧 贴性良好、并且气体隔离性良好、疏水性也良好的蒸镀膜，形成了这 样的蒸镀膜的薄膜最适合于作为填充各种饮料等的包装袋的用途。
例如，如果以图3所示的对面蒸镀装置为例进行说明，则通过在 各等离子体区域A D中调节反应性气体的组成，能够容易地形成上述 那样的层构造的蒸镀膜。即，与有机金属化合物相比，在氧化性气体 的供给量较少的情况下，有机金属化合物的氧化分解的水平较低，形 成聚合物，结果形成的蒸镀膜成为碳量较多的富有有机性的层，成为 对塑料的紧贴性较高、并且疏水性较高的层。此外，通过与有机金属 化合物相比增多氧化性气体的供给量，有机金属化合物的氧化分解进 行到较高的水平，形成大致完全的金属氧化物。结果，形成的蒸镀膜 成为碳量较少、富有无机性的气体隔离性较高的层。因而，在上述等 离子体区域A及D中，通过仅供给有机金属化合物的气体、或者减少 与有机金属化合物一起供给的氧等氧化性气体的供给量，在作为基材 的长条薄膜13的表面侧形成紧贴性较高的层，并且在外表面上形成疏 水性较高的层。另一方面，在等离子体区域B、 C中，通过与有机金属 化合物相比增多氧化性气体的供给量，能够在上述层的中间形成C含 量较少、无机性较高的气体隔离性良好的层。
此外，上述那样的层叠构造除了反应性气体的组成调整以外，还 能够通过调节微波的输出来形成。即，如果使微波输出为低输出，则 形成碳量较多的对塑料的紧贴性较高、并且疏水性也良好的层，如果 使微波输出为高输出，则能够形成碳量较少的富有无机性的气体隔离 性较高的层。
利用该输出变化实施的方法是基于以下的原理的方法。 例如，如果以有机硅氧化物为例进行说明，则可以认为通过有机 硅化合物与氧化性气体经过以下的反应路径形成硅氧化膜。
(a) 氢的抽取SiCH3 —SiCH2
(b) 氧化SiCH2 —SiOH
(c) 脱水缩合SiOH —SiO
即，如果以高输出、例如100W以上的输出执行利用微波的辉光 放电，则有机硅化合物一下反应到(c)阶段，结果，氧化分解水平较 高，形成碳量较少的气体隔离性较高的层。另一方面，如果以低输出、 例如20至80W左右进行利用微波的辉光放电，则会发生在(a)阶段 中生成的SiCH2的游离基彼此反应，生成有机硅化合物聚合体，结果， 形成碳量较多的层、即对塑料的紧贴性较高、疏水性良好的层。因而， 优选地，例如在等离子体区域A及D中，以低输出输出微波，在等离 子体区域B、 C中以高输出输出微波，形成气体隔离性较高的层。
当然，上述反应气体的组成调节及微波的输出调节可以根据设置 在装置中的等离子体区域的数量及要求的蒸镀膜的特性而适当设定， 在例如不要求疏水性等特性的情况下，可以将反应条件设定为，使蒸 镀膜的最外面成为富有无机性的空气隔离性较高的层。
另外，在上述对面蒸镀装置中，在分隔壁59上只要在各等离子体 区域A~D的每个中形成1个脱气孔59a就可以，只要将各分隔壁59 上的脱气孔59a的位置设定为、不会有阻碍等离子体产生的气体的流 动就可以。
此外，在各等离子体区域A D中，在使反应气体的组成相同、仅
通过微波输出变更等离子体反应条件的情况下，也可以省略各等离子 体区域之间的分隔壁59(例如等离子体区域A与B之间、B与C之间、
C与D之间)。
以上以图3的对面蒸镀装置为例进行了说明，但在图4的反面蒸 镀装置中，也同样能够通过反应性气体的组成调节或微波的输出调节 得到期望的层构造的蒸镀膜。
权利要求
1、一种蒸镀膜形成方法，其特征在于，在真空区域内配置利用微波的表面波发生装置，以使塑料薄膜基材面对该表面波发生装置的方式，使塑料薄膜基材连续地移动到该真空区域内，并且将至少含有有机金属化合物的反应气体连续地供给到该真空区域内，通过利用来自该表面波发生装置的微波的表面波执行等离子体反应，在上述薄膜基材表面上连续地形成蒸镀膜。
2、 如权利要求1所述的蒸镀膜形成方法，其特征在于，沿着上述 薄膜基材的移动方向将多个表面波发生装置并排地排列，将相邻的表 面波发生装置之间以能够进行该薄膜基材的移动的程度分隔， 一边使 该薄膜基材连续地移动， 一边通过各表面波发生装置进行的等离子体 反应在该薄膜基材表面上连续地形成蒸镀膜。
3、 如权利要求2所述的蒸镀膜形成方法，其特征在于，上述多个 表面波发生装置进行的等离子体反应通过按照表面波发生装置而改变 供给的反应气体的种类或组成、或者微波输出，在薄膜基材表面上形 成多层结构的蒸镀膜。
4、 如权利要求1所述的蒸镀膜形成方法，其特征在于，作为上述 薄膜基材而使用长条薄膜。
5、 如权利要求4所述的蒸镀膜形成方法，其特征在于，将巻绕有 上述长条薄膜的坯料辊、和用来巻取该长条薄膜的巻取辊配置在真空 区域内，在将巻绕于该坯料辊上的长条薄膜用巻取辊巻取的期间中， 在该长条薄膜表面上连续地形成蒸镀膜。
6、 如权利要求l所述的蒸镀膜形成方法，其特征在于，使上述薄 膜基材与上述表面波发生装置隔开间隔地移动，以流入到该薄膜基材 与表面波发生装置之间的空间中的方式供给上述反应性气体，在该薄 膜基材的面对表面波发生装置一侧的面上形成蒸镀膜。
7、 如权利要求l所述的蒸镀膜形成方法，其特征在于，将上述表 面波发生装置的表面波放出面做成曲率面，使上述薄膜基材以一个面 紧贴在该曲率面上的方式沿着该曲率面移动，在该薄膜基材的另一个 面上形成蒸镀膜。
8、 一种蒸镀膜形成装置，其特征在于，在保持为真空状态的壳体内，包括以相互连通的方式形成的基材 输送室与蒸镀室；在上述基材输送室中配置有坯料辊和巻取辊；在上述蒸镀室中配置有支承辊，并且在该支承辊的周围，沿着该 支承辊的表面形成有多个由分隔部件划分的等离子体区域；在上述等离子体区域中分别设有支承在形成上述蒸镀室的壳体壁 上的利用微波的表面波发生装置、和插入在该表面波发生装置与支承 辊表面之间的空间中的气体供给管；一边将巻绕在上述坯料辊上的长条薄膜经由上述支承辊用上述巻 取辊巻取、 一边在上述等离子体区域中通过从表面波发生装置供给微 波的表面波并从气体供给管供给反应气体来进行等离子体反应，从而 在上述长条薄膜的面对表面波发生装置侧的表面上连续地形成蒸镀 膜。
9、 如权利要求8所述的蒸镀膜形成装置，其特征在于，上述分隔 部件是脱气部件。
10、 如权利要求8所述的蒸镀膜形成装置，其特征在于，形成上 述蒸镀室的壳体壁形成为与上述支承辊表面同心的圆状。
11、 如权利要求8所述的蒸镀膜形成装置，其特征在于，在上述 基材输送室内配置有薄膜表面处理装置，在利用该薄膜表面处理装置 进行表面处理后，将上述长条薄膜供给到支承辊上而进行蒸镀膜的形 成。
12、 一种等离子体CVD用微波供给装置，其特征在于， 包括在外表面上至少具有曲率面的中空支承体、和支承在该中空支承体上的利用微波的表面波发生装置；上述表面波发生装置包括与微波供给源连接并且在上述中空支承 体的内部中延伸的导波管、组装在该导波管的屏蔽壁上的缝隙天线、 和以覆盖该缝隙天线的方式设置的电介质电极板，该电介质电极板以 外表面露出的方式组装并固定在上述中空支承体的壁上；并且，上述电介质电极板的外表面为与上述中空支承体的外表面 平滑地连接的曲率面。
13、 如权利要求12所述的等离子体CVD用微波供给装置，其特征 在于，上述中空支承体是具有辊形状的部件，上述电介质电极板的外 表面与上述辊形状的中空支承体的外表面基本上以同心圆状形成。
14、 如权利要求12所述的等离子体CVD用微波供给装置，其特征 在于，在上述中空支承体的曲率面上，沿着周向支承有多个上述表面 波发生装置。
15、 一种蒸镀膜形成装置，其特征在于，在保持为真空状态的壳体内，配置有巻绕有长条塑料薄膜的坯料 辊、用来巻取该薄膜的巻取辊、和权利要求12所述的等离子体CVD用 微波供给装置；延伸有气体供给管，该气体供给管与上述等离子体CVD用微波供 给装置的电介质电极板外表面隔开较小间隔面对；一边将巻绕在上述坯料辊上的长条塑料薄膜沿着上述等离子体 CVD用微波供给装置的中空支承体的曲率面并且通过该中空支承体与 上述气体供给管之间、用上述巻取辊巻取， 一边通过供给微波的表面 波并从气体供给管供给反应性气体进行等离子体反应，从而在长条塑 料薄膜的不与上述电介质电极板外表面面对的一侧的表面上连续地形 成蒸镀膜。
16、 如权利要求15所述的蒸镀膜形成装置，其特征在于，在上述 壳体内配置有薄膜表面处理装置，在利用该薄膜表面处理装置进行了 表面处理后，上述长条薄膜通过上述中空支承体与气体供给管之间， 进行蒸镀膜的形成。
全文摘要
本发明的蒸镀膜形成方法的特征在于，在真空区域内配置利用微波的表面波发生装置(10)，使塑料薄膜基材(13)以面对该表面波发生装置的方式连续地移动到该真空区域内，并且将至少含有有机金属化合物的反应气体连续地供给到该真空区域内，借助来自该表面波发生装置(10)的微波的表面波来执行等离子体反应，从而在上述薄膜基材(13)表面上连续地形成蒸镀膜。根据该方法，能够通过微波的表面波等离子体，在薄膜基材表面上、特别是长条薄膜的表面上连续地形成蒸镀膜。
文档编号C23C16/511GK101189360SQ20068001991
公开日2008年5月28日 申请日期2006年4月3日 优先权日2005年4月6日
发明者仓岛秀夫, 国广一郎, 山田幸司, 稻垣肇 申请人:东洋制罐株式会社