薄膜的制造方法

专利名称：薄膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及薄膜的制造方法，特别是涉及作为非水电解质二次电池用电极来利用 的薄膜的制造方法。
背景技术：
近年，随着移动设备的高性能化和多功能化，迫切希望作为电源的二次电池的高 容量化。为了二次电池的高容量化，使用了硅(Si)、锗(Ge)、或者锡等的负极活性物质的锂 二次电池用电极的研究盛行。
使用了硅的锂二次电池用电极，由充放电的反复进行引起电极活性物质急剧膨胀 收缩，发生粉碎和/或微细化，因此，表面积增大而促进电解液的分解反应从而集电性降低 成为问题。因此，对下述电极进行了研究，所述电极使用蒸镀法、喷射法或者CVD法等的采 用蒸镀的成膜法，在集电体形成有电极活性物质层。与涂布有含有电极活性物质和粘合剂 等的浆液的涂布型电极相比，由采用蒸镀的成膜法形成的电极可以增强膜强度，因此可以 抑制在充放电时的电极活性物质的微细化。另外，可以使集电体和电极活性物质一体化，因 此可以提高电极的电子传导性。其结果，使用采用蒸镀的成膜法形成的电极与以往的涂布 型电极相比较，可期待在容量方面和/或循环寿命方面的高性能化。
研究了如下方法有效地利用可以降低或排除导电材料、粘合剂等的采用蒸镀的 成膜法的特点，使电极高容量化(例如参照专利文献1)。
由采用蒸镀的成膜法制成的电极，可以提高电极活性物质层的强度，但有如下问 题由于伴随着充放电的电极活性物质的膨胀收缩，集电体和电极活性物质层容易剥离，容 易在集电体产生皱褶，等等。因此，考虑如下蒸镀装置在具有凹凸图案形状的基板上，使立 于(垂直于)基板的法线和立于蒸发源的蒸镀原料的熔解面的法线构成的角度倾斜，倾斜 蒸镀电极活性物质(例如参照专利文献2)。
然而，在对长的薄膜施加一些加工的情况下，薄膜上的缺陷与自身工序的加工问 题相关联，有降低制品的成品率的问题。因此，公开有如下方法一边加工一边检测薄膜上 的缺陷，与缺陷相配合地变更制造条件(例如参照专利文献3)。
专利文献1 日本特开平11-135115号公报
专利文献2 国际公开第2007/1M19A1号
专利文献3 日本专利第3400305号说明书发明内容
在对膜基板进行蒸镀的情况下，有如下问题除了膜基板上原本开着的缺陷之外， 还有由于由蒸镀材料的崩沸(突沸)所产生的材料的块与基板发生冲突而在基板上开孔所 产生的缺陷。特别是在一边使长的薄膜基板行进一边形成蒸镀膜的情况下，有如下这样的 问题即使为在基板上开的小的针孔状的孔，也会在行进中，以该孔为触发点裂缝扩大，导 致基板断裂(切断)。而且，若多次反转基板的行进方向来进行蒸镀，则在行进方向的反转时等施加在基板的张力变化时等，在基板上开着的孔扩大，裂缝扩大，基板断裂的可能性增 加。由在制造蒸镀膜中基板断裂，使制造成品率降低，还使制造装置内的污染扩大，在修复 上耗费时间，因此生产数量降低。
本发明的目的是提供一种如下的薄膜的制造方法通过预测在基板产生的孔缺陷 和裂缝的扩大来防止基板断裂，提高生产数量。
为了解决上述课题，本发明的薄膜的制造方法包括第一成膜工序、第一检测工序、 存储工序、判定工序和防止工序；该第一成膜工序，一边在第1辊和第2辊之间进行基板的 卷取(缠绕)行进，一边在蒸镀区域将蒸镀材料蒸镀在上述基板的表面，形成薄膜；该第一 检测工序，在上述第1辊和上述第2辊之间，在上述基板的行进路径中的上述蒸镀区域之前 和/或之后的地点，对上述基板表面的预定地方照射电磁波或粒子射线，检测透过上述基 板或从上述基板反射的电磁波或粒子射线；该存储工序，存储与在上述第一检测工序中检 测出的电磁波或粒子射线以及上述预定地方相关的信息；该判定工序，基于在上述第一检 测工序中检测出的电磁波或粒子射线，判定在上述预定地方的上述基板的缺陷是否增加； 该防止工序，根据在上述判定工序判定的结果，实行上述基板的切断防止措施。
优选是，在上述第一的检测工序中，通过在上述第1辊和上述第2辊之间的上述基 板的行进路径中的多个地点照射上述电磁波或粒子射线，在上述预定地方多次照射电磁波 或粒子射线，多次检测透过上述基板或从上述基板反射的电磁波或粒子射线，在上述判定 工序中，通过比较检测出的多次电磁波或粒子射线，进行判定。
优选是，上述多个地点包括比上述蒸镀区域靠前的地点和比上述蒸镀区域靠后的 地点，在上述判定工序中，通过比较在上述蒸镀区域之前照射而检测出的电磁波或粒子射 线、和在上述蒸镀区域之后照射而检测出的电磁波或粒子射线，进行判定。
优选是，还包含反转工序、第二成膜工序和第二检测工序，该反转工序，在上述第 一成膜工序之后，使上述基板的行进方向反转；该第二成膜工序，在上述反转工序之后，一 边相对于上述第一成膜工序的卷取方向逆向进行基板的卷取行进，一边在上述第一成膜工 序形成的上述薄膜上再形成薄膜；该第二检测工序，在上述反转工序之后，在上述第1辊和 上述第2辊之间，在上述基板的行进路径中的上述蒸镀区域之前和/或之后的地点，对上述 预定地方再度照射电磁波或粒子射线，检测透过上述基板或从上述基板反射的电磁波或粒 子射线；在上述判定工序中，通过比较上述第一检测工序中检测出的电磁波或粒子射线、和 在上述第二检测工序中检测出的电磁波或粒子射线，进行判定。
优选是，上述电磁波或粒子射线的照射朝向排列在上述基板的宽度方向的多个区 域进行。
优选是，上述缺陷为在上述基板产生的孔或裂缝。
优选是，照射的电磁波或粒子射线为紫外线、可见光线、红外线、X射线或β射线。
优选是，检测出的电磁波或粒子射线为紫外线、可见光线、红外线、荧光X射线或 散射β射线。
优选是，照射的电磁波为紫外线、可见光线或红外线，检测出的电磁波为透过上述 基板的紫外线、可见光线或红外线。
优选是，照射的电磁波或粒子射线为X射线或β射线，检测出的电磁波或粒子射 线为自上述基板反射的荧光X射线或散射β射线。5
优选是，照射的电磁波或粒子射线为X射线或β射线，检测出的电磁波或粒子射 线为自支撑上述基板的辊或配置在上述基板的后方的金属板反射的荧光X射线或散射β 射线。
优选是，上述切断防止措施为上述成膜的中止、上述成膜量的降低、上述基板的 行进速度的变更、或在上述第1辊和上述第2辊之间赋予上述基板的张力的减轻。
根据本发明的薄膜的制造方法，可以通过预测在蒸镀膜的形成中孔缺陷和/或裂 缝的扩大来在基板断裂发生前防止基板断裂，可以提高制品的成品率和生产数量。


图1是本发明的第1实施方式的薄膜制造装置的示意剖视图。
图2是本发明的第1实施方式的薄膜制造装置的另一示意剖视图。
图3是本发明的第2实施方式的薄膜制造装置的示意剖视图。
图4是本发明的第2实施方式的薄膜制造装置的另一示意剖视图。
图5是用于说明本发明的实施方式的剂量(線量)检测部的结构的图。
图6(a)是本发明的第1实施方式的动作流程图。
图6(b)是本发明的第1实施方式的判定流程图。
图7(a)是本发明的第2实施方式的动作流程图。
图7(b)是本发明的第2实施方式的判定流程图。
图8(a)是本发明的实施方式的线源部和剂量检测部的结构的示意图。
图8(b)是本发明的实施方式的线源部和剂量检测部的另一结构的示意剖视图。
图9(a)是说明本发明的实施方式的测定时间和测定剂量的强度的关系的图。
图9(b)是说明本发明的实施方式的采样时间和测定剂量的强度的关系的图。
图10(a)是说明本发明的实施方式的测定时间和测定值的变化的图。
图10(b)是说明本发明的实施方式的测定时间和测定传感器数量的变化的图。
附图标记说明
1 排气泵；2 室；3、8 放出或卷取辊；4 基板；5a 5f 搬运辊；6 引导部件；7 驱动辊；9 蒸发源；9s 蒸发面；10a、10b 遮蔽板；IlaUlb 气体导入管；12 遮板(〉W 夕)；13 长度测量系统；1 15c :遮蔽板；16a 16c :线源部；20a、20b 遮蔽部件；22 喷嘴部；24 喷嘴部遮蔽板；50 第1剂量检测部；50a 50j 传感器部；51 第2剂量检 测部；51a 51 j 传感器部；52 控制装置；53 数据存储演算装置；54 第3剂量检测部； 60a 60d 蒸镀区域；100 薄膜的制造装置；300 薄膜的制造装置。
具体实施方式
以下，参照附图，对根据本发明的薄膜的制造方法的实施方式进行说明。
(第1实施方式)
对于本实施方式的薄膜的制造装置，示出了 在室内搬运片状的基板，使得相对于 蒸发源形成为凸，在成为凸的顶点的部分的两侧的区域进行蒸镀的情况的一例子。
<薄膜的制造装置的结构>
首先，参照图1。图1是示意表示根据本发明的第1实施方式的薄膜的制造装置的6剖视图。薄膜的制造装置100具备室(真空槽)2、排气泵1和气体导入管lla、llb，该排气 泵11设置在室2的外部、用于排出室2内的气体，该气体导入管IlaUlb将氧气等的气体 从室2的外部导入室2。另外，设置有与室内的遮板(shutter) 12的驱动装置(未图示)、 第1辊3和第2辊8的驱动装置(未图示)、和长度测定系统13连接的数据存储演算装置 53。在室2的内部设置有使蒸镀原料蒸发的蒸发源9、用于搬运片状的基板4的搬运部、 形成由蒸发源9蒸发了的蒸镀原料不能到达的遮蔽区域的遮蔽部和遮板部、和连接到气体 导入管IlaUlb用于向基板4的表面供给气体的喷嘴部22。
作为用于测定基板4的缺陷(针孔和/或基板裂缝)且判断蒸镀和基板行进的实 行的检测装置，设置有线源部16a、16b、剂量检测部50、51、该剂量检测部的控制装置52和 数据存储演算装置53。另外，剂量检测部50、51，为了对基板4的宽度方向进行整个区域检 测，由沿搬运的基板4的宽度方向配置排列的多个传感器构成。在此，线源部16a、16b可以 使用荧光灯、氘灯、卤素灯、氙弧灯等的光源、Pm-147, Co-60、Cs_137、TI-204、Sr_90、Y_90、 Ca-45等的β射线源、X射线源。特别是根据基板材质和/或基板板厚进行被遮蔽的线源 的选择是有效的。另外，作为剂量检测部50、51，在光线检测的情况下，除了排列多个传感器 之外，线传感器和/或CCD照相机等只要光的测定区域宽且可以高灵敏度进行检测的传感 器即可，在散射β射线或荧光X射线的检测的情况下，为了在真空中使用，可以为半导体检 测器等。
蒸发源9例如包括收容蒸镀原料的坩埚等的容器和用于使蒸镀原料蒸发的加热 装置，将蒸镀材料和容器构成为可适当装入、分离。作为加热装置，可以使用例如电阻加热 装置、感应加热装置、电子束加热装置等。在进行蒸镀时，收容于坩埚内的蒸镀原料由上述 加热装置加热，从其上面(蒸发源)9s蒸发，通过遮板12的开闭供给到基板4的表面。构 成上述的遮板部的遮板12被连接到设置在室外部的驱动装置(未图示)，可以由数据存储 演算装置53和/或遮板12的开关按钮进行打开关闭动作。
上述搬运部包括可缠绕保持基板4的第1辊3和第2辊8、引导基板4的引导部、 调整搬运方向的驱动辊7和长度测量系统13。长度测量系统13测定基板4的搬运距离和 搬运速度，调整搬运长度和搬运速度。上述引导部具有第1引导部件(在此为搬运辊)6和 别的搬运辊fe 5c，由此，规定基板4的搬运路径，使得基板4通过从蒸发面9s蒸发的蒸 镀原料到达的区域(可蒸镀区域)。
第1辊3和第2辊8被连接到设置在室外部的驱动装置(未图示)，可以进行基板 4的卷取、放出。另外，驱动辊7被连接到设置在室外部的驱动装置(未图示)，可以进行基 板4的搬运方向和搬运速度的控制。
另外，第1辊3和第2辊8、搬运辊fe 5c、驱动辊7和第1引导部件6具有例如 长度600mm的圆筒形，在室内配置成其长度方向(即所搬运的基板4的宽度方向)相互平 行。在图1中仅示出了与它们的圆筒形的底面平行的截面。
另外，蒸发源9例如也可构成为蒸镀原料的蒸发面9s与由上述搬运部搬运的基 板4的宽度方向平行且具有充分的长度(例如600mm以上)。由此，可以在基板4的宽度方 向进行大致均勻的蒸镀。另外，蒸发源9也可由沿搬运的基板4的宽度方向配置排列的多 个坩埚构成。
在本实施方式中，第1辊3和第2辊8的任何一方陆续放出基板4，驱动辊7、搬运7辊fe 5c和第1引导部件6沿搬运路径引导陆续放出的基板4，第1辊3和第2辊8的另 一方卷取基板4。被卷取的基板4根据需要，由上述另一方的辊再陆续放出，沿与搬运路径 相反方向进行搬运。预先沿相互卷取基板4的方向驱动第1辊3和第2辊8，拉伸基板来使 其适当张紧(^ ^ h # )。在此，可以通过驱动驱动辊7，使基板4沿驱动辊7移动，向第 1辊3或第2辊8的任何一方向进行卷取。例如，在图1中，使驱动辊7顺时针方向旋转的 情况下，沿由第2辊8卷取基板4的方向搬运基板4。搬运速度和搬运距离由长度测量系统 13适当调整。这样，本实施方式的第1辊3和第2辊8根据搬运方向既可以作为放出辊起 作用，也可以作为卷取辊起作用。另外，通过重复进行搬运方向的反转，可以调整基板4通 过蒸镀区域的次数，因此，可以连续实施期望次数的蒸镀工序。
驱动辊7、搬运辊如、第1引导部件6和搬运辊恥、5(，在述基板4的搬运路径中自 第1辊侧起以驱动辊7、搬运辊如、第1引导部件6、搬运辊^、5c的顺序来配置。在本说明 书中，所谓“基板4的搬运路径中的第1辊侧”与基板4的搬运方向和/或第1辊的空间 的配置无关，是指以第1辊3和第2辊8为两端的搬运路径上的第1辊侧。另外，搬运辊6 配置在比相邻的搬运辊5ajb靠下方，引导基板4，使得基板4中的由蒸镀原料照射的面向 蒸发源9形成为凸出。所谓“引导基板4使得向蒸发源9形成为凸出，，是指弓I导基板4使 得相对于蒸发面9s形成为凸，通过该结构，在图示的剖视图中，基板4的路径形成为由搬运 辊6使方向转换的V字型或U字型。在本说明书中，将由第1引导部件6规定的V字型或 U字型的路径称为“V定型路径”。
在第1引导部件6和蒸发源9 (蒸发面9s)之间配置有第1遮蔽部件20，防止从 蒸发面9s蒸发的蒸镀材料从基板4的法线方向射入，并且将V字型路径的蒸镀区域分隔成 2个。通过这样的结构，形成在基板4的搬运路径位于比第1引导部件6靠第1辊侧的第 1蒸镀区域60a和位于比第1引导部件6靠第2辊侧的第2蒸镀区域60b。在本说明书，蒸 镀区域的名称，与室2中的第1辊3和第2辊8的设置位置和/或基板4的搬运方向无关， 在由第1引导部件6规定的V字型路径中，只要位于第1引导部件6的第1辊侧就为“第1 蒸镀区域60a”，位于第2辊侧就为“第2蒸镀区域60b”。因此，“第1蒸镀区域60a”只要在 基板4的搬运路径中位于第1引导部件6的第1辊侧即可，例如，第1辊3与第1蒸镀区域 60a的直线距离也可比第1辊3与第1引导部件6的直线距离长。
上述遮蔽部，配置在可蒸镀区域内，除了上述的第1遮蔽部件20之外，还包括配置 成覆盖蒸发源9和/或连接到排气泵1的排气口(未图示)的遮蔽板10a、10b、配置成覆盖 喷嘴部22的喷嘴部遮蔽板M、从室2的侧壁向第1蒸镀区域60a和第2蒸镀区域60b的上 端部分别延伸的遮蔽板15a、15b。遮蔽板15a、Mb配置成覆盖在基板4的搬运路径中的蒸 镀区域60a、60b以外的可蒸镀区域行进的基板4、第1辊3和第2辊8、线源部16a、16b和 剂量检测部50、51等，防止蒸镀材料到达它们那里。另外，遮蔽板15a、1 具有与对应的蒸 镀区域60a、60b对向的壁部15a’、1恥’，由此，可以使从设置在喷嘴部22的侧面的多个喷射 口喷出的气体高效率地滞留在蒸镀区域60a、60b内。
另外，相对于蒸发源9配置本实施方式的搬运部和遮蔽部，使得从蒸发面9s蒸发 的蒸镀材料不会从在搬运路径行进的基板4的法线方向射入基板4，由此，可实现从自基板 4的法线方向倾斜了的方向进行蒸镀(斜向蒸镀)。在图1所示的薄膜的制造装置100中， 由第1遮蔽部件20和喷嘴部遮蔽板M防止蒸镀材料从基板4的法线方向射入基板4，但根8据搬运部的构成，有时其他的遮蔽板(例如15a、1 等)也具有同样的功能。
本实施方式的喷嘴部22设置在第1遮蔽部件20和喷嘴部遮蔽板M之间。喷嘴 部22例如为沿搬运的基板4的宽度方向(垂直于图1中所示的截面的方向)延伸的管，在 其侧面，也可设置用于将气体喷射到对应的蒸镀区域60a、60b的多个喷射口。由此，在第1 蒸镀区域60a和第2蒸镀区域60b，可以沿基板4的宽度方向大致均勻地供给气体。另外， 优选是，喷嘴部22构成为将气体平行地喷射到第1蒸镀区域60a和第2蒸镀区域60b的各 个。通过这样的结构，可以提高从喷嘴部22喷出的氧气与蒸镀粒子的反应率，可以不使室 2的真空压力降低地形成氧化度高的蒸镀膜。
线源部16a、16b和剂量检测部50、51分别配置在V字型路径的第1辊3侧和第2 辊8侧。另外，剂量检测部50、51构成为排列多个传感器，使得可以检测整个的基板4的宽度方向。
通过这样的结构，可判定在基板4的缺陷的增加。具体内容如下。另外，以下对照 射电磁波的情况进行说明，但也可照射粒子射线来代替电磁波。
在从第1辊3沿V字型路径搬运基板4时，在到达蒸镀区域60a的跟前，从线源部 16a照射的电磁波通过基板的缺陷，由剂量检测部50进行检测。检测出的电磁波的测定值 信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置53与预定的设定值 进行比较。
接着，在由第2辊8卷取通过蒸镀区域60a和蒸镀区域60b且被蒸镀了的基板4 的跟前，来自线源部16b的电磁波通过缺陷，由剂量检测部51进行检测。检测出的电磁波 的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置53与预定 的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的剂量检测部50的测定值信息和剂量检测部 51的测定值信息。
接着，在使基板4的搬运方向反转，从第2辊8沿V字型路径搬运基板4时，在到达 蒸镀区域60b的跟前，来自线源部16b的电磁波通过缺陷，由剂量检测部51进行检测。检 测出的电磁波的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算 装置53与预定的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的使基板搬运方向反转之前的 剂量检测部51的测定值信息和使基板搬运方向反转之后的剂量检测部51的测定值信息。
接着，在由第1辊3卷取通过蒸镀区域60b和蒸镀区域60a且被蒸镀了的基板4 的跟前，来自线源部16a的电磁波通过缺陷，由剂量检测部50进行检测。检测出的电磁波 的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置53与预定 的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的剂量检测部50的测定值信息和剂量检测部 51的测定值信息。
通过重复同样的动作，可以判断在基板4产生的缺陷是否为设定值以下、是否由 搬运使缺陷扩大、或者是否存在设定值以上的缺陷。
(薄膜的制造装置的动作)
接着，对薄膜的制造装置100的动作进行说明。在此，以下述情况为例进行说明 使用薄膜的制造装置100，在基板4的表面形成含有硅氧化物的多个活性物质体。
首先，将长(例如500m)的基板4缠绕在第1辊3和第2辊8中的一方的辊(在此 为第1辊幻，将通过搬运部的基板4以不会松开的方式缠绕在第1辊3和第2辊8中的一方的辊(在此为第2辊8)，预先以40N的力拉伸基板4，使其适当张紧。作为基板4，可以使用铜 箔、镍箔等的金属箔。为了在基板4的表面隔着预定的间隔配置多个活性物质体，需要利用 由倾斜蒸镀产生的阴影效应，因此，优选是在金属箔的表面形成有凹凸图案。在本实施方式 中，作为凹凸图案，例如可以使用规则地配置排列有上面为菱形(对角线20μπιΧ10μπι) 且高度为10 μ m的四棱柱形状的突起的图案。将沿菱形的长的一对角线的间隔设为20 μ m, 沿短的一对角线的间隔设为ΙΟμπι，与菱形的边平行的方向的间隔设为ΙΟμπι。另外，将各 突起的上面的表面粗糙度Ra设为例如2. 0 μ m。
另外，在蒸发源9的坩埚内收容蒸镀材料(例如硅)，气体导入管IlaUlb预先连 接到设置在薄膜的制造装置100的外部的氧气瓶等，在该状态下，使用排气泵1排出室2内 的气体。
接着，以关闭遮板12的状态由电子束加热装置等的加热装置(未图示)对蒸发源 9的坩埚内的硅进行加热，使得蒸发粒子不到达基板4的表面。调整好加热条件之后，驱动 驱动辊7，陆续放出缠绕在第1辊3的基板4，开始朝第2辊8进行搬运。在搬运速度稳定 了时(例如30秒)，打开遮板12，将蒸发了的蒸发粒子供给到通过第1蒸镀区域60a和第2 蒸镀区域60b的基板4的表面。同时，将氧气通过气体导入管Ila和气体导入管lib从喷 嘴部22供给到基板4的表面。由此，可以通过反应性蒸镀使含有硅和氧的化合物(硅氧化 物)在基板4的表面生长。由第2辊8卷取在这些蒸镀区域60a、60b将硅氧化物蒸镀在表 面之后的基板4。由长度测量系统13测定期望的长度(例如400m)，关闭遮板12，停止卷 取，停止基板搬运。
接着，在使基板搬运方向反转的情况下，可以通过使驱动辊7的旋转方向反转，使 基板搬运方向反转。若搬运速度稳定了，再次打开遮板12，将蒸发了的蒸发粒子供给到通过 第1蒸镀区域60a和第2蒸镀区域60b的基板4的表面。
通过如以上那样做一边进行基板的搬运方向的反转一边进行蒸镀，可以在片状的 基板4的表面连续形成任意层叠数η的活性物质体。
另外，以形成含有硅氧化物的活性物质体的情况为例对薄膜的制造装置100的动 作进行了说明，但使用的蒸镀材料和/或得到的蒸镀膜的用途不限定于该例。另外，在上述 中，使由蒸发源9蒸发的蒸镀原料(硅原子)和由喷嘴部22供给的气体(氧气)发生反应， 形成蒸镀膜，但也可不供给气体，使仅蒸镀原料在基板4的表面生长。
(蒸镀动作的判定)
以下，参照附图，对判定在剂量检测部50、51检测出的信号的方法进行详细说明。
图5是剂量检测部的传感器部的图。
剂量检测部50、51，与基板宽度相匹配地由多传感器部构成为传感器部50a 50j、51a 51j各传感器的检测区域重叠。根据基板的宽度和传感器的检测范围，不限于 50a 50j或者51a 51 j地适当调整传感器的数量。另外，从各个传感器部得到的信息也 可作为基板宽度方向的位置信息来加以管理。
剂量测定值信息与(行进道次数η、基板长度位置信息L、基板宽度位置信息H) — 起被记录。例如，在第1次行进的基板长度(纵向)距离300m的地方，在横跨在剂量检测 部50的传感器部50a和50b之间的地方开有缺陷孔的情况下，传感器50a和50b的测定值 被记录为(l、300、50a)和(l、300、50b)。另外，例如，第2次行进(反转行进)的基板长度10距离150m的地方，在剂量检测部51的传感器部51f上开有缺陷孔的情况下，传感器51f的 测定值被记录为O、150、51f)。由此，可以对在第1测定值和第2测定值的在相同基板长度 位置信息的缺陷地方的测定值和测定值的数量进行管理。由此，可以一边监视缺陷孔的孔 径的扩大成长的有无，一边进行基板搬运和成膜。另外，就第1测定值和第2测定值的关系 而言，既可以是由剂量检测部50测定了第1测定值之后，进行蒸镀形成1层薄膜之后，由剂 量检测部51测定第2测定值，也可以是由剂量检测部51测定了第1测定值之后，使基板的 搬运方向反转，同样由剂量检测部51测定第2测定值。
对于检测出的数据的处理方法，使用图9 (a)、(b)进行说明。图9 (a)是表示测定 时间t和测定剂量的强度I的图。基板长度位置信息L，在将由长度测量系统13测定的基 板搬运速度设为V时，通过L = VX (Atl+Δ t2+... At(d))来加以演算(运算)存储。图 9(b)表示在采样时间At(Cl)的测定剂量的强度I，关于第1测定值，超过基准强度IO的时 间Tl或者采样时间At内的剂量强度的积分值(强度面积Si)作为缺陷的测定值被存储 在控制装置52。
在数据存储演算装置53中，进行预定的设定值和位于同一的基板长度位置信息 的测定值的比较。例如，在图9(b)中，在测定时间Tl(或T2)-预定的时间T0>0的情况 下，判定为NG。或者，在测定面积Sl (或S2)-预定的强度面积SO > 0的情况下，判定为NG。
而且，比较在相同基板长度位置信息L的第1测定值(Tl或Si)和第2测定值(Τ2 或S2)，在通过Τ2-Τ1计算出的增加时间Δ T >预定的增加时间Δ Tm的情况下，判定为NG， 或者在通过S2-S1计算出的增加强度面积Δ S >预定的增加强度面积Δ Sm的情况下，判定 为NG0
图10 (a)是表示测定时间和测定值以及测定值的增加量(测定值的差)的关系的 测定例。随着测定时间的进行，测定值增加。
另外，在数据存储演算装置53中，进行预定的设定值和位于同一基板长度位置信 息的基板宽度位置信息的数量(做出反应的测定传感器的数量)的比较。例如，排列在基 板宽度方向的多个传感器中的测到了缺陷的传感器的数量Cl-设定传感器数量CO > 0的 情况下，判定为NG。
而且，比较在相同基板长度位置信息L的在第1测定中测到了缺陷的传感器数量 Cl和在第2测定中测到了缺陷的传感器数量C2，在通过C2-C1计算出的增加传感器数量 AC >预定的增加传感器数量ACm的情况下，判定为NG。
图10(b)是表示测定时间和测定传感器的数量以及测定传感器数量的增加量(测 定传感器的数量的差)的关系的测定例。随着测定时间的进行，测定传感器数量增加。
在以上判断为NG 了的情况下，从数据存储演算装置53对基板搬运系统发出信号， 实行基板切断防止措施。作为基板切断防止措施，可以适当实行上述成膜的中止、上述成膜 量的降低、上述基板的行进速度的变更、或者在上述第1辊和第2辊之间赋予上述基板的张 力的减轻等。
图6(a)是基于在数据存储演算装置53的判定的蒸镀工序的动作流程图。另外， 图6(b)是具体表示在图6(a)中的判定方法的判定流程图。以下基于图6(a)和图6(b)双 方进行说明。
首先，图6 (a)和(b)的601为在基板到达蒸镀区域60a的跟前在由剂量检测部5011进行测定后进行的判定。在该判定中，若在采样时间At(Cl)检测出的剂量测定值(该剂量 测定值如上述那样既可以是基于时间的测定值，也可以是基于强度面积的测定值)为设定 值D以下，则判定为0K，继续进行蒸镀作业。在检测出的剂量测定值超过设定值D的情况 下，判定为NG。另外，若在采样时间At(Cl)由剂量检测部50排列在基板宽度方向的多个传 感器中的测到缺陷的传感器数量为设定值N以下，则判定为0K，继续进行蒸镀作业。在测到 缺陷的传感器数量超过设定值N的情况下，判定为NG。
(行进道次(^^ )为第1次行进)
接着，在通过蒸镀区域60a、60b进行了蒸镀之后，在图6 (a)和(b)的602中，由剂 量检测部51进行测定，与601同样进行与设定值D和/或N的比较。在此，还对由剂量检 测部50和剂量检测部51测定出的、基板长度位置和基板宽度位置相同的剂量测定值进行 差分计算(缺陷扩大量)，与设定值AD进行比较。在超过设定值AD的情况下，将判定设 为NG。另外，进行在基板长度位置和基板宽度位置在同一地方的在剂量检测部50中测到缺 陷的传感器的数量和在剂量检测部51中测到缺陷的传感器的数量的差分计算(传感器数 量的增加)，与设定值ΔΝ进行比较。在传感器数量的增加超过设定值ΔΝ的情况下，将判 定设为NG。
(行进道次为第2次行进(反转时))
接着，使基板搬运方向反转，在基板到达蒸镀区域60b的跟前，在图6(a)和(b)的 603中，由剂量检测部51再次进行测定，进行与设定值D、N、AD和ΔN的比较。在与设定 值AD进行比较的情况下，进行在基板搬运方向反转之前和之后由剂量检测部51测定出 的、基板长度位置和基板宽度位置相同的剂量测定值的差分计算(缺陷扩大量)。另外，在 与设定值ΔΝ进行比较的情况下，进行在基板长度位置和基板宽度位置相同的地方的在基 板搬运方向反转之前和之后在剂量检测部51的测到缺陷的传感器数量的差分计算(传感 器数量的增加)。
再接着，沿从第2辊8向第1辊的反转了的基板搬运方向通过蒸镀区域60b、60a 进行了蒸镀之后，在图6(a)和(b)的604中，由剂量检测部50再次进行测定，进行与设定 值D、N、AD和ΔΝ的比较。在与设定值AD进行比较的情况下，进行在基板搬运方向反转 之后由剂量检测部51和剂量检测部50测定出的、基板长度位置和基板宽度位置相同的剂 量测定值的差分计算(缺陷扩大量)。另外，在与设定值ΔΝ进行比较的情况下，进行在基 板长度位置和基板宽度位置相同的地方的在基板搬运方向反转之后在剂量检测部51中的 测到缺陷的传感器数量、和在基板搬运方向反转之后在剂量检测部50中的测到缺陷的传 感器数量的差分计算(传感器数量的增加)。
(行进道次为第3次行进(正转时))
接着，使基板搬运方向再次反转，在图6(a)的601和图6(b)的601’中，由剂量检 测部50再次进行测定，进行与设定值D、N、AD和ΔΝ的比较。在与设定值AD进行比较的 情况下，进行在基板搬运方向反转之前和之后由剂量检测部50测定出的、基板长度位置和 基板宽度位置相同时的剂量测定值的差分计算(缺陷扩大量)。另外，在与设定值ΔΝ进行 比较的情况下，进行在基板长度位置和基板宽度位置相同的地方的在基板搬运方向反转之 前和之后在剂量检测部50的测到缺陷的传感器数量的差分计算(传感器数量的增加)。
再接着，在通过蒸镀区域进行了蒸镀之后，重复图6(a)和(b)的602。就该工序而言，与上述相同。
此后，除了行进道次数变化之外，重复行进道次为第2次行进(反转时)和行进道 次为第3次行进(正转时)的内容。在判定为NG 了的情况下，实行上述的基板切断防止措 施。
在本第1实施方式中，如图8(a)所示，夹着基板4地配置线源部16a或16b和剂 量检测部50或51，但也可以用图8(b)那样的配置来实行。在图8(b)中，线源部16a和剂 量检测部50配置成与基板4的同一面对向。将辊5配置成与基板4的反对面对向，支撑基 板4的反对面。对反对面由辊5支撑的基板4的表面，照射来自线源部16a的电磁波，由剂 量检测部50检测通过基板4的孔和/或裂缝而由辊5反射的电磁波。由于基板4由辊5 支撑，因此不用担心对基板4产生损伤。在这种情况下，在线源部16a为光源的情况下，可 以通过选择表面粗糙度和/或材质，使得在基板4的表面和在辊5表面的反射率不同，由剂 量检测部50检测出通过基板4的孔和/或裂缝而由辊反射的光量。另外。线源部16a为 β射线源的情况下，通过选择使得辊5的材质和基板4的材质不同，在基板4没有缺陷的情 况下和有缺陷的情况下散射β剂量变化，因此可以检测出基板上的缺陷。线源部16a为X 射线源的情况下，通过选择使得辊5的材质和基板4的材质不同，在基板4没有缺陷的情况 下，由基板4使由辊5的材料引起的特性X射线(荧光X射线)衰减，但在基板4有缺陷的 情况下，可确保该荧光X射线的剂量强度，因此可以检测出基板上的缺陷。
也可将具有平坦面的金属板配置在基板4的反对面侧来代替辊5。金属板，其平 坦面配置成不与基板4的反对面接触，且配置成不是在基板4如图8(b)所示一边弯曲一 边被搬运的区域，而是在以直线状被搬运的区域，与基板4的反对面对向。对反对面与金属 板的平坦面对向的基板4的表面，从线源部16a照射电磁波，由剂量检测部50检测通过基 板4的孔和/或裂缝而由金属板的平坦面反射的电磁波。由平坦面反射电磁波，因此可以 容易地预估电磁波的反射方向，从而容易决定剂量检测部50的位置。
另外，在本第1实施方式中，用在如图1所示的成膜区域倾斜且为两个地方的装置 中对动作进行了说明，但即使在如图2所示的圆筒上，成膜区域为1个地方的装置，也可通 过进行同样的装置动作的判定防止基板断裂(切断)。另外，不限于如图1那样的成膜区域 为2个地方的情况，在成膜区域为3个地方以上(例如4个地方或8个地方)的情况下，也 同样可以实施。
(第2实施方式)
以下，参照附图，对根据本发明的第2实施方式的薄膜的制造装置进行说明。在本 实施方式中，在2个地方与第1实施方式同样地设置V字型的基板路径(V字型路径)，形成 全部4个蒸镀区域(第1 第4蒸镀区域)60a 60d。但是，本实施方式的搬运部在下述 方面与第1实施方式不同，所述方面是指构成为将通过了第1蒸镀区域60a和第2蒸镀区 域60b的基板4翻过来，引导到第3蒸镀区域60c和第4蒸镀区域60d。另外，在下述方面 不同，所述方面为作为在表面蒸镀区域和背面蒸镀区域的行进道次之间，测定基板4的缺 陷(针孔和/或基板裂缝)用于判断蒸镀和基板行进的实行的检测装置，还设置有线源部 16c和剂量检测部M。
图3是例示本实施方式的薄膜的制造装置的剖视图。为了简化，对与图1中所示 的薄膜的制造装置100相同的构成要素标注相同的附图标记，省略说明。13
在薄膜的制造装置300中，基板4的搬运路径由第1辊3和第2辊8、搬运辊fe 5f、第1引导部件6a和第2引导部件6b规定。搬运辊5c k配置成在基板4的搬运路 径的第2蒸镀区域60b和第3蒸镀区域60c之间围绕第2辊8 (反转结构)。通过该结构， 可以使基板4的与蒸镀源9s对向的表面反转。因此，可以在基板4通过第1蒸镀区域60a 和第2蒸镀区域60b时，对基板4的一面(称为“第1表面”)进行蒸镀，在通过第3蒸镀区 域60c和第4蒸镀区域60d时，对基板4的另一表面(“第2表面”)进行蒸镀。由此，若使 用薄膜的制造装置300，则可以在保持室2的真空状态的状态下在基板4的两面连续形成蒸 镀膜。
另外，在本实施方式中，第2蒸镀区域60b和第4蒸镀区域60d形成为相互对向， 在这些蒸镀区域60b、60d之间以覆盖搬运辊^、5f的方式配置有遮蔽板15c。遮蔽板15c 防止蒸镀材料射入搬运辊^、5f，并且，控制这些蒸镀区域60b、60d的上端部的射入角度。
在本实施方式中，在垂直于基板4的表面且包含基板4的搬运方向的截面中，第1 引导部件6a和第2引导部件6b夹着通过蒸发面9s的中心的法线N地配置在两侧。另外， 相对于蒸发源9配置搬运部，使得从第1蒸镀区域60a到第4蒸镀区域60d中的任何1个 (在图示的例子中为蒸镀区域60b)与通过蒸发面9s的中心的法线N相交。由此，可以最大 限度地利用可蒸镀区域中的蒸镀原料的浓度高的区域来进行蒸镀，因此是有利的。另外，在 图示的薄膜的制造装置300中，第2蒸镀区域60b和第4蒸镀区域60d形成为在可蒸镀区 域的大致中央相互对向，但在本说明书中沿搬路径对蒸镀区域进行命名，因此，有时也根据 搬运部的配置将其他蒸镀区域配置成在可蒸镀区域的中央相互对向。不论在哪种情况下， 只要将在可蒸镀区域的大致中央对向配置的2个蒸镀区域的任何一方配置成与上述法线N 相交，就可得到与上述相同的效果。
线源部16a、1 和剂量检测部50、51分别配置在第1辊3侧和第2辊8侧。另 外，线源部16c和剂量检测部M配置在蒸镀区域60b和蒸镀区域60c之间的反转路径。另 外，剂量检测部50、51、M为排列多个传感器而构成，使得可以检测整个的基板4的宽度方 向(图5)。
通过这样的结构，可以判定在基板4的缺陷的增加。具体内容如下。在从第1辊 3沿搬运路径搬运基板4时，在到达蒸镀区域60a的跟前，从线源部16a照射的电磁波通过 基板的缺陷，由剂量检测部50进行检测。检测出的电磁波的测定值信息与基板4的位置信 息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置53与预定的设定值进行比较。
接着，在通过蒸镀区域60a和蒸镀区域60b且被蒸镀了的基板4到达蒸镀区域60c 的跟前，来自线源部16c的电磁波通过缺陷，由剂量检测部M进行检测。检测出的电磁波 的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置53与预定 的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的剂量检测部50的测定值信息和剂量检测部 54的测定值信息。
接着，在由第2辊8卷取通过蒸镀区域60c和蒸镀区域60d且被蒸镀了第1表面 的基板4的跟前，来自线源部16b的电磁波通过缺陷，由剂量检测部51进行检测。检测出 的电磁波的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置 53与预定的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的剂量检测部M的测定值信息和剂 量检测部51的测定值信息。
接着，在使基板4的搬运方向反转，从第2辊8将基板4搬运到蒸镀区域60d、蒸镀 区域60c时，在到达蒸镀区域60d的跟前，来自线源部16b的电磁波通过缺陷，由剂量检测 部51进行检测。检测出的电磁波的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置 52，在数据存储演算装置53与预定的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的使基板 搬运方向反转之前的剂量检测部51的测定值信息和使基板搬运方向反转之后的剂量检测 部51的测定值信息。
接着，在通过蒸镀区域60d和蒸镀区域60c且蒸镀了第2表面的基板4到达蒸镀 区域60b的跟前，来自线源部16c的电磁波通过缺陷，由剂量检测部M进行检测。检测出 的电磁波的测定值信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置 53与预定的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的剂量检测部51的测定值信息和剂 量检测部M的测定值信息。
接着，在由第1辊3卷取通过蒸镀区域60b和蒸镀区域60a且被蒸镀了的基板4 的跟前，来自线源部16a的电磁波通过缺陷，由剂量检测部50进行检测。检测出的测定值 剂量的信息与基板4的位置信息一起存储在控制装置52，在数据存储演算装置53与预定 的设定值进行比较。此外，比较位置信息相同的剂量检测部M的测定值信息和剂量检测部 50的测定值信息。
通过重复同样的动作，可以判断在基板4产生的缺陷是否为设定值以下、是否由 搬运使缺陷扩大、或者是否存在设定值以上的缺陷。
图7(a)是在第2实施方式中基于在数据存储演算装置53的判定的蒸镀工序的进 行流程图。另外，图7(b)是具体表示在图7(a)中的判定方法的判定流程图。判定在剂量 检测部50、51、M检测出的信号的方法、检测出的数据的处理方法与第1实施方式的情况相 同。
另外，在本第2实施方式中，对在如图3所示的成膜区域倾斜且为4个地方的装置 中的动作进行说明，但即使在如图4所示的圆筒上，成膜区域为2个地方的装置，也可通过 进行同样的装置动作的判定，防止基板断裂。另外，不限于如图3那样的成膜区域为4个地 方的情况，在成膜区域为5个地方以上(例如8个地方)的情况下，也同样可以实施。
通过本发明的薄膜的制造方法形成在集电体基板上的蒸镀膜，在蒸镀材料为硅、 锡的情况下，可作为锂离子二次电池的负极活性物质加以利用，通过与包含LiCo02、LiNi02、 LiMn2O4等这样的一般使用的正极活性物质的正极板、由微多孔性膜等形成的隔板、和将六 氟磷酸锂等溶解于碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯等的环状碳酸类中而成的一般公知的组成的具 有锂离子传导性的电解液一起使用，可以容易地制作锂离子二次电池。
另外，由本发明的薄膜制造装置制作出的蒸镀膜可以抑制伴随着活性物质的膨胀 的活性物质粒子的破坏，可以适用于圆筒型、扁平型、硬币型、方型等的各种形状的非水电 解质二次电池，电池的形状和/或封闭方式没有特别限定。
产业上的利用可能性
本发明的薄膜的制造方法可应用到利用了蒸镀膜的，电池等的电化学设备、光子 元件和/或光电路部件等的光学设备、传感器等各种设备元件、电化学元件的所有的制造， 特别是对提供用于有效地引出伴随着充放电的膨胀大的活性物质的能量密度的电池用极 板有用。
权利要求
1.一种薄膜的制造方法，包括第一成膜工序，一边在第1辊和第2辊之间进行基板的卷取行进，一边在蒸镀区域将蒸 镀材料蒸镀在所述基板的表面，形成薄膜；第一检测工序，在所述第1辊和所述第2辊之间，在所述基板的行进路径中的所述蒸镀 区域之前和/或之后的地点，对所述基板表面的预定地方照射电磁波或粒子射线，检测透 过所述基板或从所述基板反射的电磁波或粒子射线；存储工序，存储与在所述第一检测工序中检测出的电磁波或粒子射线以及所述预定地 方相关的信息；判定工序，基于在所述第一检测工序中检测出的电磁波或粒子射线，判定在所述预定 地方的所述基板的缺陷是否增加；和防止工序，根据在所述判定工序中判定的结果，实行所述基板的切断防止措施。
2.根据权利要求1所述的薄膜的制造方法，其中，在所述第一的检测工序中，通过在所述第1辊和所述第2辊之间的所述基板的行进 路径中的多个地点照射所述电磁波或粒子射线，对所述预定地方多次照射电磁波或粒子射 线，多次检测透过所述基板或从所述基板反射的电磁波或粒子射线；在所述判定工序中，通过比较检测出的多个电磁波或粒子射线，进行判定。
3.根据权利要求2所述的薄膜的制造方法，其中，所述多个地点包括比所述蒸镀区域靠前的地点和比所述蒸镀区域靠后的地点； 在所述判定工序中，通过比较在所述蒸镀区域之前照射而检测出的电磁波或粒子射 线、和在所述蒸镀区域之后照射而检测出的电磁波或粒子射线，进行判定。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，还包括 反转工序，在所述第一成膜工序之后，使所述基板的行进方向反转；第二成膜工序，在所述反转工序之后，一边相对于所述第一成膜工序的卷取方向逆向 进行基板的卷取行进，一边在所述第一成膜工序形成的所述薄膜上再形成薄膜；和第二检测工序，在所述反转工序之后，在所述第1辊和所述第2辊之间，在所述基板的 行进路径中的所述蒸镀区域之前和/或之后的地点，对所述预定地方再度照射电磁波或粒 子射线，检测透过所述基板或从所述基板反射的电磁波或粒子射线；在所述判定工序中，通过比较在所述第一检测工序中检测出的电磁波或粒子射线、和 在所述第二检测工序中检测出的电磁波或粒子射线，进行判定。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，所述电磁波或粒子射线 的照射朝向沿所述基板的宽度方向排列的多个区域进行。
6.根据权利要求1 5中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，所述缺陷为在所述基板 产生的孔或裂缝。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，照射的电磁波或粒子射 线为紫外线、可见光线、红外线、X射线或β射线。
8.根据权利要求1 7中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，检测出的电磁波或粒子 射线为紫外线、可见光线、红外线、荧光X射线或散射β射线。
9.根据权利要求1 8中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，照射的电磁波为紫外 线、可见光线或红外线，检测出的电磁波为透过所述基板的紫外线、可见光线或红外线。
10.根据权利要求1 8中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，照射的电磁波或粒子 射线为X射线或β射线，检测出的电磁波或粒子射线为从所述基板反射的荧光X射线或散 射β射线。
11.根据权利要求1 8中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，照射的电磁波或粒子 射线为X射线或β射线，检测出的电磁波或粒子射线为从支撑所述基板的辊或配置在所述 基板的后方的金属板反射的荧光X射线或散射β射线。
12.根据权利要求1 9中任一项所述的薄膜的制造方法，其中，所述切断防止措施为 所述成膜的中止、所述成膜量的降低、所述基板的行进速度的变更、或在所述第1辊和所述 第2辊之间赋予所述基板的张力的减轻。
全文摘要
本发明提供一种如下的薄膜的制造方法通过预测在基板产生的孔缺陷和裂缝的扩大来防止基板断裂，提高生产数量。薄膜的制造方法包括一边在第1辊和第2辊之间进行基板的卷取行进，一边在蒸镀区域将蒸镀材料蒸镀在基板表面，形成薄膜的工序；在第1辊和第2辊之间，在蒸镀区域之前和/或之后的地点，对基板表面的预定地方照射电磁波或粒子射线，检测透过基板或从基板反射的电磁波或粒子射线的工序；存储与检测出的电磁波或粒子射线以及预定地方相关的信息的工序；基于检测出的电磁波或粒子射线，判定在预定地方的基板的缺陷是否增加的判定工序；根据在判定工序判定的结果实行基板的切断防止措施的防止工序。
文档编号H01M10/36GK102037155SQ20098011818
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月21日 优先权日2008年5月21日
发明者冈崎祯之, 本田和义 申请人:松下电器产业株式会社