JP2008280569A - 真空成膜装置、ならびにそれを用いて成膜した積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板、基材に対し、安定して長時間、かつ高速での真空成膜が可能であるロール・ツー・ロール型装置を提供すること。
【解決手段】メインチャンバー１１において成膜を行っている最中、第１ローラーユニット１４０２が上昇し、第１フィルム長さ調整機構１４の第１サブチャンバー１０内にウェブ２３が溜め込まれた状態となる。繰り出しローラー１にセットした原反のエンドに達すると同時に第１ロードロックローラー２を閉め、繰り出しローラー１と第１ロードロックローラー２の間でウェブ２３は静止した状態となりゼロスピードの状態となる。これと同時にダンサーローラーヘッド２８はウェブ２３の搬送速度に合わせて、第１サブチャンバー１０の下部に下りて行き、第１サブチャンバー１０内に溜められたウェブ２３は、メインチャンバー１１へ搬送され、成膜が続行されている状態が出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空成膜装置および、その真空成膜装置を用いて成膜された積層体に関する。

大面積の真空成膜装置は、その成膜手段としてスパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法、蒸着法など多岐に渡る。一般に大面積成膜の真空成膜装置においては、ガラス基板などを搬送しながら成膜するバッチ型成膜装置とプラスチック・フィルムなどに成膜するロール・ツー・ロール型成膜装置がある。また、回転体に、プラスチック・フィルム、ガラス基板、プラスチック板、金属板等をセットし、メタルモードによるスパッタ後、ラジカル槽にて酸化や窒化などを行う成膜装置もある。
これらの大面積真空成膜装置においては、長時間安定したロングランが必要とされる。これは、成膜対象物が建装材ガラスや、プラスチック・フィルムであるためであり、いかに機械を止めず、いかに速く、いかに安定した成膜が出来るかが重要である。

ロール・ツー・ロール型の真空成膜装置の場合、１つの原反に成膜が終了した後、成膜装置全体を大気開放し、原反の再セットを行う方法か、もしくは巻き出し原反、巻取り原反がそれぞれ設置されるチャンバーと成膜チャンバーがロードロックにより仕切られており、１つの原反の成膜が終了した後、成膜チャンバーはロードロックにより真空に保ったまま原反をセットしてあるチャンバーのみを大気開放し、原反の再セットを行う方法のどちらかである。前者の方法は、１つの原反の成膜が終了する毎に成膜チャンバーが大気になるため、次の原反を成膜開始するまでに大きな真空排気の時間を必要することや、大気開放する際に壁面、防着板に付着した膜が剥離し、成膜室を汚染する問題があり、大気解放後に防着板を交換するなど簡易的なチャンバー内の清掃が必要となり煩雑である。また、ロードロックを用いた場合でも、原反を脱着するために大気開放、真空排気を行わねばならず時間のロスが発生する。また、成膜チャンバーが大気開放されないとはいえ、スパッタなどのプラズマを用いた真空成膜の場合、壁面や防着板の温度が成膜時と比較して著しく低下し、付着した膜が剥離、落下し、スパッタ・カソードなどに付着した場合は、以降の成膜においてアーキングの発生原因となることや、成膜室内がパーティクルによって汚染され、品質の低下に繋がる（特許文献１参照）。
特開２００２−３８２６５号公報

よって、本発明の目的は、基板、基材に対し、安定して長時間、かつ高速での真空成膜が可能であるロール・ツー・ロール型装置を提供することであり、また、これを用いて成膜した積層体を提供することにある。

請求項１の発明は、ロール・ツー・ロール型の真空成膜装置であって、フィルムが巻回された巻き出し原反がセットされるフィルム繰り出しチャンバーと、前記巻き出し原反から巻き出されたフィルムへの成膜を行う成膜チャンバーと、前記フィルム繰り出しチャンバーと前記成膜チャンバーとの連通部に設けられた第１ロードロックローラーと、前記成膜チャンバーの成膜箇所と前記第１ロードロックローラーとの間の箇所に設けられ、前記フィルムが掛け渡される複数のローラーからなる第１、第２ローラーユニットが相対的に移動することで当該箇所に延在するフィルムの長さが調整される第１フィルム長さ調整機構とを備えることを特徴とした。
請求項２記載の発明は、成膜されたフィルムを巻き取るフィルム巻き取りチャンバーが設けられ、前記成膜チャンバーと前記フィルム巻き取りチャンバーの連通部に第２ロードロックローラーが設けられ、前記成膜チャンバーの成膜箇所と前記第２ロードロックローラーとの間の箇所に、前記フィルムが掛け渡される複数のローラーからなる第３、第４ローラーユニットが相対的に移動することで当該箇所に延在するフィルムの長さが調整される第２フィルム長さ調整機構が設けられていることを特徴とした請求項１記載のロール・ツー・ロール型真空成膜装置である。
請求項３記載の発明は、前記成膜チャンバーは、第１サブチャンバーとメインチャンバーとを有し、前記第１ロードロックローラーは、前記フィルム繰り出しチャンバーと前記第１サブチャンバーとの連通部に設けられ、前記第１フィルム延在長さ調整機構は前記第１サブチャンバーに設けられ、前記第１サブチャンバーと前記メインチャンバーとの連通部にコンダクタンス・ローラーもしくはロードロックローラーが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置である。

請求項４記載の発明は、前記成膜チャンバーは、メインチャンバーと第２サブチャンバーとを有し、前記第２ロードロックローラーは、前記第２サブチャンバーと前記フィルム巻き取りチャンバーとの連通部に設けられ、前記第２フィルム延在長さ調整機構は前記第２サブチャンバーに設けられ、前記第２サブチャンバーと前記メインチャンバーとの連通部にコンダクタンス・ローラーもしくはロードロックローラーが設けられていることを特徴とする請求項２記載の真空成膜装置である。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４に何れか１項記載の真空成膜装置を用いて成膜されたことを特徴とする積層体である。

本発明の装置により、フィルム上への長時間のスパッタ成膜において、原反と原反との脱着時の時間ロスが無く、また成膜速度を落とすことなく、長時間にわたりアーキングが非常に発生しづらく安定したロングラン成膜が可能となる。また同時に安定した品質の積層体の提供が可能となる。
また、本発明の積層体は、長尺にわたり欠陥の少ない安定した品質である。

＜真空成膜装置１＞
本発明の真空成膜装置の概念を図１に示す。
図１に示すように、成膜源としてデュアル・マグネトロン・スパッタ法（以下ＤＭＳ法）を用いたプラスチック・フィルム等を搬送しながら成膜するロール・ツー・ロール型の巻取り成膜装置を例として挙げる。
真空成膜装置１００は、フィルム（ウェブ２３）が巻回された巻き出し原反がセットされるフィルム繰り出しチャンバー９と、巻き出し原反から巻き出されたフィルムへの成膜を行う成膜チャンバー１０２と、成膜されたフィルムを巻き取るフィルム巻き取りチャンバー１３とを備えている。
成膜チャンバー１０２は、第１サブチャンバー１０とメインチャンバー１１と第２サブチャンバー１２とを含んで構成されている。
フィルム繰り出しチャンバー９、第１サブチャンバー１０、メインチャンバー１１、第２サブチャンバー１２、フィルム巻き取りチャンバー１３はそれらの順に並べられて配置されている。

フィルム繰り出しチャンバー９と成膜チャンバー１０２との連通部に第１ロードロックローラー２が設けられている。
また、成膜チャンバー１０２の成膜箇所と第１ロードロックローラー２との間の箇所に、フィルムが掛け渡される複数のローラーからなる第１、第２ローラーユニット１４０２、１４０４が相対的に移動することで当該箇所に延在するフィルムの長さが調整される第１フィルム長さ調整機構１４が設けられている。
より詳細には、第１ロードロックローラー２は、フィルム繰り出しチャンバー９と第１サブチャンバー１０との連通部に設けられている。
第１フィルム延在長さ調整機構１４は第１サブチャンバー１０に設けられている。
第１サブチャンバー１０とメインチャンバー１１との連通部にコンダクタンス・ローラー３もしくはロードロックローラーが設けられている。

また、成膜チャンバー１０２とフィルム巻き取りチャンバー１３の連通部に第２ロードロックローラー７が設けられている。
また、成膜チャンバー１０２の成膜箇所と第２ロードロックローラー７との間の箇所に、フィルムが掛け渡される複数のローラーからなる第３、第４ローラーユニット１５０２、１５０４が相対的に移動することで当該箇所に延在するフィルムの長さが調整される第２フィルム長さ調整機構１５が設けられている。
より詳細には、第２ロードロックローラー７は、第２サブチャンバー１２とフィルム巻き取りチャンバー１３との連通部に設けられている。
また、第２フィルム長さ調整機構１５は第２サブチャンバー１２に設けられている。
また、第２サブチャンバー１２とメインチャンバー１１との連通部にコンダクタンス・ローラー６もしくはロードロックローラーが設けられている。

フィルム繰り出しチャンバー９において、繰り出しローラー１に原反をセットし、フィルム繰り出しチャンバー９と第１サブチャンバー１０の間の第１ロードロックローラー２をウェブ２３は通過した後、第１フィルム長さ調整機構１４へ通紙される。第１サブチャンバー１０と成膜チャンバー１１の間のコンダクタンス・ローラー３をウェブ２３は通過後、メインキャン４にてＤＭＳカソード１６、１７、１８によりスパッタ成膜され、またメインキャン５において同様にＤＭＳカソード１９、２０、２１によりスパッタ成膜される。成膜終了後、ウェブ２３は、成膜チャンバー１１と第２サブチャンバー１２の間のコンダクタンス・ローラー６を通過後、第２フィルム長さ調整機構１５を通過し、更に第２サブチャンバー１２と巻き取りチャンバー１３の間の第２ロードロックローラー７を通過後、巻き取りローラー８に巻き取られる。ただし、ウェブ２３の通過方向は、双方向可能であって差し支えなく、どちらの方向から成膜しても特に問題は無い。また、この図１には平板タイプのＤＭＳカソードを示したが、回転カソードタイプであっても差し支えない。

ＤＭＳカソード１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２はそれぞれ互いに仕切りが設けられており、個別に成膜真空度を設定できるようになっている。また、フィルム繰り出しチャンバー９、第１サブチャンバー１０、成膜チャンバー１１、第２サブチャンバー１２、巻き取りチャンバー１３はロードロックローラー２、またはコンダクタンス・ローラー３において仕切られており、個別の真空排気系を保持しており、個別の真空度を持つことが可能である。

第１フィルム長さ調整機構１４の概念について図２に示す。
図２において、繰り出しローラー１に原反をセットし、フィルム繰り出しチャンバー９と第１サブチャンバー１０の間の第１ロードロックローラー２をウェブ２３は通過後第１フィルム長さ調整機構１４に入る。ウェブ２３は、第１フィルム長さ調整機構１４を出た後、コンダクタンス・ローラー３を通りメインチャンバー１１に通紙される。
メインチャンバー１１において成膜を行っている最中、第１フィルム長さ調整機構１４中のダンサーローラーヘッド２８はチャンバー上部に上がり、ダンサーローラーヘッド２８に取着された第１ローラーユニット１４０２が上昇し、これにより第１、第２ローラーユニット１４０２、１４０４とが相対的に離れる。これにより、第１フィルム長さ調整機構１４内のウェブ２３の通紙距離は長くなり、第１サブチャンバー１０内にウェブ２３が溜め込まれた状態となる。この際も常にメインチャンバー１１にウェブ２３は流れ続けている。
次に、繰り出しローラー１にセットした原反のエンドに達すると同時に第１ロードロックローラー２を閉め、繰り出しローラー１と第１ロードロックローラー２の間でウェブ２３は静止した状態となりゼロスピードの状態となる。
これと同時にダンサーローラーヘッド２８はウェブ２３の搬送速度に合わせて、第１サブチャンバー１０の下部に下りて行き、第１ローラーユニット１４０２と第２ローラーユニット１４０４との相対的距離が小さくなる。これにより、第１フィルム長さ調整機構１４内のウェブ２３の通紙距離は短くなり、第１サブチャンバー１０内に溜められたウェブ２３は、メインチャンバー１１へ搬送される。
これにより繰り出しローラー１からのウェブ送り出しが無いが、成膜が続行されている状態が出来る。
これと同時にフィルム繰り出しチャンバー９を大気に開放し、繰り出しローラー１に新しい原反３１をセットし、前の原反のエンド部との繋ぎを行う。
新しい原反３１のセットが終了後、速やかにフィルム繰り出しチャンバー９の真空排気を行う。フィルム繰り出しチャンバー９の真空排気完了後に第１ロードロックローラー２を開ける。これにより、新しい原反の取り付けに伴う時間のロスが発生しなくなる。
このような第１サブチャンバー１０内における第１フィルム長さ調整機構１４によるウェブ２３の溜め込みと吐き出しは、第２サブチャンバー１２内においても第２フィルム長さ調整機構１５により同様に行なわれ、繰り出しローラー１からのウェブ送り出しが無い状態での成膜が続行され、新しい原反の取り付けに伴う時間のロスが発生しないように図られている。

＜積層体＞
本発明の装置を用いて、本発明の積層体を成膜することが可能であるが、この本発明の積層体は、例えば反射防止膜、増反射膜、カラー反射膜、半反射半透過膜、ダイクロイックミラー、紫外線カットフィルター、赤外線カットフィルター、バンドパスフィルター、ガスバリア膜等が上げられる。
本発明の実施形態を示す一例として、反射防止積層体を挙げ、図３に示す。図３は本発明の反射防止積層体の一例を示す断面図である。
この反射防止積層体３２は、基材３３と、基材３３上に設けられたハードコート層３４と、ハードコート層３４上に設けられたプライマー層３５と、プライマー層３５上に設けられた反射防止機能層３６とを有して概略構成されるものである。

（基材）
本発明に用いる基材３３としては、透明性を有する有機化合物成形物が挙げられる。本発明における透明性とは、可視光領域の波長の光が透過すればよいことを意味する。成形物の形状としては、ロール状である。また、基材は、透明性を有する有機化合物成形物の積層体であってもよい。

透明性を有する有機化合物成形物としては、プラスチックが挙げられる。プラスチックとしては、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアセタール、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルフォン、ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース等が挙げられる。

基材３３の厚さは、目的の用途に応じて適宜選択され、通常２４〜２９０μｍである。有機化合物成形物には、公知の添加剤、例えば、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、酸化防止剤、難燃剤等が含有されていてもよい。

（ハードコート層）
本発明の反射防止積層体では、基材３３と反射防止層３６の間にハードコート層３４を備えてもよい。ハードコート層３４は、鉛筆等による引っ掻き傷、スチールウールによる擦り傷等の機械的外傷から各層を防護する層である。ハードコート層３４を形成する材料としては、透明性、適度な硬度および機械的強度を有するものであればよく、バインダマトリックスとしては紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの電離放射線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合して得られる無機系または有機無機複合系マトリックスなどを用いることができる。

熱硬化性樹脂としては、アクリルポリオールとイソシアネートプレポリマーとからなる熱硬化型ウレタン樹脂、フェノール樹脂、尿素メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン系樹脂等があげられる。

シリコーン系樹脂として用いられるモノマーとしては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラペンタエトキシシラン、テトラペンタイソプロキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルメトキシシラン、ジメチルプロポキシシラン、ジメチルブトキシシラン、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン等が挙げられる。

電離放射線硬化性樹脂としては、多価アルコールのアクリル酸またはメタクリル酸エステルのような多官能性のアクリレート樹脂、ジイソシアネート、多価アルコール及びアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシエステル等から合成されるような多官能のウレタンアクリレート樹脂等が挙げられる。またこれらの他にも、アクリレート系の官能基を有するポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、スピロアセタール樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリチオールポリエン樹脂等も使用することができる。

電離放射線のうち、紫外線を用いる場合、光重合開始剤を加える。光重合開始剤は、どのようなものを用いても良いが、用いる樹脂にあったものを用いることが好ましい。
光重合開始剤（ラジカル重合開始剤）としては、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルメチルケタールなどのベンゾインとそのアルキルエーテル類等が用いられる。光増感剤の使用量は、樹脂に対して０．５〜２０ｗｔ％である。好ましくは１〜５ｗｔ％である。

熱可塑性樹脂としては、アセチルセルロース、ニトロセルロース、アセチルブチルセルロース、エチルセルロース、メチルセルロース等のセルロース誘導体、酢酸ビニル及びその共重合体、塩化ビニル及びその共重合体、塩化ビニリデン及びその共重合体等のビニル系樹脂、ポリビニルホルマール、ポリビニルブチラール等のアセタール樹脂、アクリル樹脂及びその共重合体、メタクリル樹脂及びその共重合体等のアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、線状ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が使用できる。

アクリル系樹脂として用いられるモノマーとしては、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコール（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングロコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、３−メチルペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールビスβ−（メタ）アクリロイルオキシプロピオネート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリ（２−ヒドロキシエチル）イソシアネートジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、２２−ビス（メタ）アクリロイルオキシエチルオキシメチル［２．２．１］ヘプタン、ポリ１，２−ブタジエンジ（メタ）アクリレート、１，２−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルヘキサン、ノナエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラデカンエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１０−デカンジオール（メタ）アクリレート、３７−ビス（メタ）アクリロイルオキシメチルトリシクロ［５．２．１０］デカン、水素添加ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート、２，２−ビス（４−（メタ）アクリロイルオキシジエトキシフェニル）プロパン、１，４−ビス（（メタ）アクリロイルオキシメチル）シクロヘキサン、ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡジグリシジルエーテルジ（メタ）アクリレート、エポキシ変成ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。

無機系または有機無機複合系マトリックスとしては、珪素アルコキシド系の材料を原料とする酸化珪素系マトリックスを用いる材料を使用できる。

また、基材３３がプラスチックフィルム、機械強度を補うために、高硬度のバインダマトリックスを用いることが好ましい。具体的には硬化性の樹脂、金属アルコキシドを加水分解、脱水縮合して得られる無機系または有機無機複合系マトリックスが使用できる。特に膜厚が１００μｍ以下であるプラスチック・フィルムを用いる場合、高硬度のバインダマトリックスを用いることが好ましい。

ハードコート層３４は、これら樹脂材料を基材３３上に成膜し、熱硬化、紫外線硬化、または電離放射線硬化法によって硬化させることによって形成される。ハードコート層３４の厚さは、物理膜厚で０．５μｍ以上、好ましくは３〜２０μｍ、より好ましくは３〜６μｍである。

ハードコート層３４に、平均粒子径が０．０１〜３μｍの透明微粒子を分散させて、アンチグレアと呼ばれる処理を施してもよい。ハードコート層３４中の微粒子により表面が微細な凹凸状になって光の拡散性が向上し、光の反射をより低減できる。

ハードコート層３４は、表面処理が施されていることが好ましい。表面処理を施すことにより、隣接する層との密着性を向上させることができる。ハードコート層３４の表面処理としては、例えば、コロナ処理法、蒸着処理法、電子ビーム処理法、高周波放電プラズマ処理法、スパッタリング処理法、イオンビーム処理法、大気圧グロー放電プラズマ処理法、アルカリ処理法、酸処理法等が挙げられる。

（プライマー層）
本発明では。ハードコート層３４と反射防止層３６との間の密着性を向上させる層ためにプライマー層３５を設けてもよい。
プライマー層３５の材料としては、例えば、シリコン、ニッケル、クロム、錫、金、銀、白金、亜鉛、チタン、タングステン、ジルコニウム、パラジウム等の金属；これら金属の２種類以上からなる合金；これらの酸化物、弗化物、硫化物、窒化物等が挙げられる。酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、密着性が向上するならば、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。

プライマー層３５の厚さは、基材３３の透明性を損なわない程度であればよく、好ましくは物理膜厚で０．１〜１０ｎｍである。
プライマー層３５は、蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト法、化学蒸着（ＣＶＤ）法、湿式塗工法等の従来公知の方法で形成できる。

（反射防止層）
反射防止層３６としては、波長５５０ｎｍにおける光の屈折率が１．６未満でかつ波長５５０ｎｍにおける光の消衰係数が０．５以下の低屈折率透明薄膜層単層からなるものや、屈折率の異なる光学薄膜を複数積層したものがあげられる。
屈折率の異なる光学薄膜を複数積層したものとしては、波長５５０ｎｍにおける光の屈折率が１．９以上でかつ波長５５０ｎｍにおける光の消衰係数が０．５以下の高屈折率透明薄膜層、低屈折率透明薄膜層を交互に積層したものや、低屈折率透明薄膜層、高屈折率透明薄膜層、波長５５０ｎｍにおける光の屈折率が１．６〜１．９程度の中屈折率透明薄膜層を積層したものがあげられる。

高屈折率透明薄膜層、低屈折率透明薄膜層を交互に積層したものとしては、基材３３側から順に、高屈折率透明薄膜層、低屈折率透明薄膜層、高屈折率透明薄膜層、低屈折率透明薄膜層から構成されるものがあげられる。

また、反射防止層３６は、基本的に反射防止特性を付与するものであれば限定は無く、導電性、熱線カットなどの機能が更に付与されるものであっても良い。

高屈折率透明薄膜層の材料としては、インジウム、錫、チタン、シリコン、亜鉛、ジルコニウム、ニオブ、マグネシウム、ビスマス、セリウム、クロム、タンタル、アルミニウム、ゲルマニウム、ガリウム、アンチモン、ネオジウム、ランタン、トリウム、ハフニウム等の金属；これらの金属の酸化物、弗化物、硫化物、窒化物；酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の混合物等が挙げられる。酸化物、弗化物、硫化物、窒化物の化学組成は、透明性を保持した化学組成であれば、化学量論的な組成と一致しなくてもよい。

高屈折率透明薄膜層を複数積層する場合、それぞれ高屈折率透明薄膜層は必ずしも同一の材料でなくてもよく、目的に合わせて適宜選択される。

低屈折率透明薄膜層の材料としては例えば、酸化シリコン、窒化チタン、弗化マグネシウム、弗化バリウム、弗化カルシウム、弗化セリウム、弗化ハフニウム、弗化ランタン、弗化ナトリウム、弗化アルミニウム、弗化鉛、弗化ストロンチウム、弗化イッテリビウム等が挙げられる。

低屈折率透明薄膜層を複数積層する場合、それぞれ低屈折率透明薄膜層は必ずしも同一の材料でなくてもよく、目的に合わせて適宜選択される。

中屈折率層の材料としては例えば、酸化アルミニウム、フッ化セリウムなどが挙げられる。

また、本発明の積層体は、光学機能性フィルタとして光学表示装置の前面に用いるだけでなく、液晶表示装置に用いる光源のリフレクター、窓材などにも適用できる。

以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

（用いた装置の説明）
図１に示した真空成膜装置を用いて行った。
該成膜装置を用いることで、繰り出しローラー１に原反をセットし、巻き取りローラー８方向にフィルムを搬送させることで、本発明にて例示した反射防止積層体３２におけるプライマー層３５、反射防止機能層３６を全て１往路のみで積層することが可能である。この際、ＤＭＳカソード１６、１７、１８、１９、２０、２１にそれぞれＳｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｓｉの金属ターゲットを装着してあり、ＤＭＳ方式によりそれぞれの酸化物膜を形成することが可能である。

＜実施例１＞
厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（富士写真フィルム社製ＴＤ８０Ｕ 波長５５０ｎｍの光の屈折率１．５１）（以下、ＴＡＣフィルムと記す）を基材３３とし、その上に、紫外線硬化型樹脂（日本合成化学 ＵＶ−７６０５Ｂ）をウェットコーティング（マイクログラビア法）によって成膜し、物理膜厚５μｍのハードコート層３４を形成し、ハードコート層３４上に、図５に示すロール・ツー・ロールの真空成膜装置にて、プライマー層３５、反射防止機能層３６を形成し、図３に示した反射防止積層体３２を作成した。
図１に示す成膜装置を用い、ＴＡＣフィルムを繰り出しローラー１から巻き取りローラー８の方向に搬送させながら、Ｓｉターゲットが配置されたスパッタリング・ターゲット１６にて、ハードコート層上に、ＳｉＯ_ｘをバイポーラ型ＤＭＳ法により堆積させ、物理膜厚３ｎｍのプライマー層３５を形成した。この際、スパッタガスとしてＡｒ、反応性ガスとしてＯ_２を用い、流量はそれぞれ２００ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍであり、成膜気圧は０．３Ｐａ、投入電力は０．３Ｗ／ｃｍ２として成膜を行なった。

ついで、以下のようにして高屈折率透明薄膜層３７、低屈折率透明薄膜層３８、高屈折率透明薄膜層３９、および低屈折率透明薄膜層４０からなる反射防止機能層３６を形成した。
図１に示す成膜装置を用い、ＴＡＣフィルムを搬送させながら、バイポーラ型ＤＭＳ法によりプライマー層３５上に、ＴｉＯ_２薄膜を堆積させ、光学膜厚３０ｎｍの高屈折率透明薄膜層３７を形成した。また、プラズマ・パラメーターを用いた遷移領域制御による高速成膜を行った。この際、スパッタガスとしてＡｒ、反応性ガスとしてＯ_２を用い、流量はそれぞれ１８０ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍであり、成膜気圧は０．３Ｐａ、投入電力は１．７Ｗ／ｃｍ２ずつとして成膜を行なった。この際、それぞれのターゲットに対し印加する電圧の周波数は４０〜６０ｋＨｚのＭＦ領域で行った。

次に、図１に示す成膜装置を用い、ＴＡＣフィルムを搬送させながら、バイポーラ型ＤＭＳ法により高屈折率透明薄膜層３７上に、ＳｉＯ_２薄膜を堆積させ、光学膜厚３５ｎｍの低屈折率透明薄膜層３８を形成した。また、プラズマ・パラメーターを用いた遷移領域制御による高速成膜を行った。この際、スパッタガスとしてＡｒ、反応性ガスとしてＯ_２を用い、流量はそれぞれ１８０ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍであり、成膜気圧は０．３Ｐａ、投入電力は２．４Ｗ／ｃｍ２ずつとして成膜を行なった。この際、それぞれのターゲットに対し印加する電圧の周波数は４０〜６０ｋＨｚのＭＦ領域で行った。

更に図１に示す成膜装置を用い、ＴＡＣフィルムを搬送させながら、バイポーラ型ＤＭＳ法により低屈折率透明薄膜層３８上に、ＴｉＯ_２薄膜を堆積させ、光学膜厚２２０ｎｍの高屈折率透明薄膜層３９を形成した。また、プラズマ・パラメーターを用いた遷移領域制御による高速成膜を行った。この際、スパッタガスとしてＡｒ、反応性ガスとしてＯ_２を用い、流量はそれぞれ１８０ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍであり、成膜気圧は０．３Ｐａ、投入電力は１１．２Ｗ／ｃｍ２ずつとして成膜を行なった。この際、それぞれのターゲットに対し印加する電圧の周波数は４０〜６０ｋＨｚのＭＦ領域で行った。

ついで、図１に示す成膜装置を用い、ＴＡＣフィルムを搬送させながら、バイポーラ型ＤＭＳ法により高屈折率透明薄膜層３９上に、ＳｉＯ_２薄膜を堆積させ、光学膜厚１２０ｎｍの低屈折率透明薄膜層４０を形成した。また、プラズマ・パラメーターを用いた遷移領域制御による高速成膜を行った。この際、スパッタガスとしてＡｒ、反応性ガスとしてＯ_２を用い、流量はそれぞれ１８０ｓｃｃｍ、１２０ｓｃｃｍであり、成膜気圧は０．３Ｐａ、投入電力は１６Ｗ／ｃｍ２ずつとして成膜を行なった。この際、それぞれのターゲットに対し印加する電圧の周波数は４０〜６０ｋＨｚのＭＦ領域で行った。

上記の手順により、巻速度を１ｍ／ｍｉｎとして反射防止積層体３２を成膜する。繰り出しローラー１においてフィルムのエンド部が現れる際に第１、第２ロードロックローラー２、７を閉じ、繰り出しローラー１の回転を止める。次にフィルム繰り出しチャンバー９、フィルム巻き取りチャンバー１３を大気開放し、新しい原反を再セット、また巻き取られた成膜済みの原反を取り出してから、フィルム繰り出しチャンバー９、フィルム巻き取りチャンバー１３の真空排気を実施した。これらの一連の作業が終わるまでには９０ｍｉｎかかるため、９０ｍ分以上第１サブチャンバー１０にはフィルムを予め貯めて置き、原反を再セットしている間にリールスタンド中のフィルムを流し、フィルム交換の時間中、成膜装置を停止しないようにした。また、予め第２サブチャンバー１２においては、最低のパスラインのみにしておき、この一連の原反入れ替え作業中に９０ｍ以上成膜済みのフィルムを貯められるようにしておいた。セットする原反はそれぞれすべて１０００ｍとして１０本のフィルムを連続で成膜した。
＜比較例１＞

実施例１と同様に、図１に示す成膜装置を用い、同様の手順で反射防止積層体３２の成膜を実施した。この際、繰り出しローラー１においてフィルムのエンド部が現れると同時に各カソードの放電を停止し、フィルムの搬送をストップし、第１、第２ロードロックローラー２、７を閉じ、フィルム繰り出しチャンバー９、フィルム巻き取りチャンバー１３を大気開放し、新しい原反を再セット、また巻き取られた成膜済みの原反を取り出してから、フィルム繰り出しチャンバー９、フィルム巻き取りチャンバー１３の真空排気を実施した。これら一連の作業には９０分要するため、この時間中、真空成膜は停止した状態となっている。
＜比較例２＞

実施例１と同様に、図１に示す成膜装置を用い、同様の手順で反射防止積層体３２の成膜を実施した。この際、繰り出しローラー１においてフィルムのエンド部が現れると同時に各カソードの放電を停止し、フィルムの搬送をストップし、フィルム繰り出しチャンバー９、フィルム巻き取りチャンバー１３、第１、第２サブチャンバー１０、１２、メインチャンバー１１それら全てを大気開放し、新しい原反を再セット、また巻き取られた成膜済みの原反を取り出し、更に各カソードの防着板を交換してから、全てのチャンバーの真空排気を実施した。これら一連の作業には３６０分要するため、この時間中、真空成膜は停止した状態となっている。
＜評価＞

実施例１および比較例１、２について、以下の評価を行った。結果を表１〜２に示す。

（１）ロングランにおけるアーク発生調査
実施例１および比較例１、２によって行った１００００分にわたるロングラン中に、Ｓｉを装着したＤＭＳカソード２０、２１において、放電中の発光分光測定を行い、発光の安定性、つまりアークが発生した瞬間の急激な発光の変動を観察し、発生回数を調査した。これは、成膜条件における２５１．６ｎｍのＳｉの発光について、発光キャリブレーションを３５％とし、アーク発生時の瞬間的な発光変動が５％以上の場合、１０％以上の場合、２０％以上の場合、４０％以上の場合について、経過時間に対して調査したものである。この調査結果を表１に示す。

（２）時間内の成膜量調査
実施例１および比較例１、２によって、反射防止積層体３２を成膜した際、連続的な１００００分間においてどれだけの量が成膜できたかについて表２に示す。

（３）欠陥発生頻度調査
実施例１および比較例１、２によって行った１００００分にわたるロングラン中において、各成膜原反における欠陥の発生頻度を調査する。欠陥のサイズは５０μｍ以上１００μｍ未満、１００μｍ以上の２つのサイズで比較した。この結果を表３に示す。

本発明の真空成膜装置を用いることにより、従来困難であった原反交換時の時間ロスをなくすことが出来、単位時間当たりの生産量を増やすことが可能になった。また、放電停止に伴う成膜室内温度の変化によって発生する膜剥離が原因であるアーキングや、それらが要因で発生する積層体の膜欠陥も著しく減少させることが可能となった。これにより、膜欠陥の少ない積層体を単位時間当たりにより多く提供できるようになった。

本発明のロール・ツー・ロール型真空成膜装置の概略模式図である。 本発明のロール・ツー・ロール型真空成膜装置における第１フィルム長さ調整機構の概略模式図である。 本発明の反射防止積層体の一例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 巻き出しローラー
２ 第１ロードロックローラー
３ コンダクタンス・ローラー
４ メインキャン
５ メインキャン
６ コンダクタンス・ローラー
７ 第２ロードロックローラー
８ 巻き取りローラー
９ フィルム繰り出しチャンバー
１０ 第１サブチャンバー
１１ メインチャンバー
１２ 第２サブチャンバー
１３ フィルム巻き取りチャンバー
１４ 第１フィルム長さ調整機構
１５ 第２フィルム長さ調整機構
１６ ＤＭＳカソード
１７ ＤＭＳカソード
１８ ＤＭＳカソード
１９ ＤＭＳカソード
２０ ＤＭＳカソード
２１ ＤＭＳカソード
２２ 巻き出しローラー
２３ ウェブ
２８ ダンサーローラーヘッド
３１ 新しい原反
３２ 反射防止積層体
３３ 基材
３４ ハードコート
３５ プライマー層
３６ 反射防止機能層
３７ 高屈折率透明薄膜層
３８ 低屈折率透明薄膜層
３９ 高屈折率透明薄膜層
４０ 低屈折率透明薄膜層

Claims (5)

1. ロール・ツー・ロール型の真空成膜装置であって、
   フィルムが巻回された巻き出し原反がセットされるフィルム繰り出しチャンバーと、
   前記巻き出し原反から巻き出されたフィルムへの成膜を行う成膜チャンバーと、
   前記フィルム繰り出しチャンバーと前記成膜チャンバーとの連通部に設けられた第１ロードロックローラーと、
   前記成膜チャンバーの成膜箇所と前記第１ロードロックローラーとの間の箇所に設けられ、前記フィルムが掛け渡される複数のローラーからなる第１、第２ローラーユニットが相対的に移動することで当該箇所に延在するフィルムの長さが調整される第１フィルム長さ調整機構と、
   を備えることを特徴としたロール・ツー・ロール型真空成膜装置。
2. 成膜されたフィルムを巻き取るフィルム巻き取りチャンバーが設けられ、
   前記成膜チャンバーと前記フィルム巻き取りチャンバーの連通部に第２ロードロックローラーが設けられ、
   前記成膜チャンバーの成膜箇所と前記第２ロードロックローラーとの間の箇所に、前記フィルムが掛け渡される複数のローラーからなる第３、第４ローラーユニットが相対的に移動することで当該箇所に延在するフィルムの長さが調整される第２フィルム長さ調整機構が設けられている、
   ことを特徴とした請求項１記載のロール・ツー・ロール型真空成膜装置。
3. 前記成膜チャンバーは、第１サブチャンバーとメインチャンバーとを有し、
   前記第１ロードロックローラーは、前記フィルム繰り出しチャンバーと前記第１サブチャンバーとの連通部に設けられ、
   前記第１フィルム延在長さ調整機構は前記第１サブチャンバーに設けられ、
   前記第１サブチャンバーと前記メインチャンバーとの連通部にコンダクタンス・ローラーもしくはロードロックローラーが設けられている、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の真空成膜装置。
4. 前記成膜チャンバーは、メインチャンバーと第２サブチャンバーとを有し、
   前記第２ロードロックローラーは、前記第２サブチャンバーと前記フィルム巻き取りチャンバーとの連通部に設けられ、
   前記第２フィルム延在長さ調整機構は前記第２サブチャンバーに設けられ、
   前記第２サブチャンバーと前記メインチャンバーとの連通部にコンダクタンス・ローラーもしくはロードロックローラーが設けられている、
   ことを特徴とする請求項２記載の真空成膜装置。
5. 請求項１乃至４に何れか１項記載の真空成膜装置を用いて成膜されたことを特徴とする積層体。

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