(57)【要約】【課題】高い生産性と安定した密着性の蒸着フィルムを生産するための、成膜形成装置を提供することにある。【解決手段】第１のガスを導入せしめた成膜室１５内に設けられた第１の電極１７ａと、第１の電極１７ａに対向し、前記成膜室１５の外壁に形成された開口より前記成形膜室１５内に突出するように設けられた第２の電極５ａと、前記第１の電極１７ａに対向した前記第２の電極５ａの表面の位置に形成された曲面形状のフィルム案内面とからなり、フィルム案内面によって案内しつつフィルム１３を移動させる際、第２の電極５ａに高周波電力を印加してプラズマを発生させることにより、前記第１の電極１７ａ側に位置する前記フィルム１３の表面にプラズマ処理を行って成膜する。【選択図】        図１
2004197207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の成分のガスを入れた成膜室内に設けられ、バイアス電圧が印加される第１の電極、及び
前記第１の電極に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記第１の電極に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極を備え、
前記フィルム案内面に沿ってフィルムを移動させつつ、前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させることにより、前記第１の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行うことを特徴とする膜形成装置。
【請求項２】
所定の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持し、バイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部、及び
前記蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記蒸発源保持部に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極を備え、
前記フィルム案内面に沿ってフィルムを移動させつつ、前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ、それにより前記蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に前記蒸着用材料をイオン化することにより付着させて膜を形成することを特徴とする膜形成装置。
【請求項３】
第１の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持し、バイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部、
前記蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記蒸発源保持部に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極、
前記フィルム案内面に接しつつフィルムを送給する供給手段、
前記第２の電極のフィルム案内面に接するフィルムの面と同じ前記フィルムの面に接するように、前記供給手段により形成されたフィルム供給路に設けられた第３の電極、
前記フィルムを間において前記第３の電極に対向する位置に設けられた第４の電極、及び
前記供給手段の少なくとも一部、前記第２の電極の少なくとも一部、前記第３の電極及び、前記第４の電極を収容し、第２の成分のガスを入れたフィルム室を備え、
前記第３の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ前記第４の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行ない、かつ前記蒸発源保持部と前記第２の電極との間の前記フィルム案内面に前記プラズマ処理を行った前記フィルムのプラズマ処理部を導き、前記プラズマ処理部に対して、前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ、前記蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に前記蒸着用材料をイオン化することにより付着させて膜を形成することを特徴とする膜形成装置。
【請求項４】
第１の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持し、バイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部、
前記蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記蒸発源保持部に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極、
前記フィルム案内面に沿ってフィルムを供給する供給手段、
前記蒸発源保持部と前記供給手段との間に置いて、前記フィルムを間において前記第２の電極に対向する第５の電極、及び
前記供給手段の少なくとも一部、前記第２の電極の少なくとも一部、及び前記第５の電極を収容する、第２の成分のガスを入れたフィルム室を備え、
前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ前記第５の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行ない、かつ、前記蒸発源保持部と前記第２の電極との間の前記フィルム案内面に前記プラズマ処理を行った前記フィルムのプラズマ処理部を導き、前記プラズマ処理部に対して、前記蒸発源保持部と前記高周波電力を供給する前記第２の電極との間に発生するプラズマによって、前記蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に前記蒸着用材料をイオン化させることにより付着させて膜を形成することを特徴とする膜形成装置。
【請求項５】
前記所定の成分のガスは不活性ガスの、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、及びキセノンの群から選択した少なくとも１種類のガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項６】
前記所定の成分のガスは不活性ガスの、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、及びキセノンの群から選択した少なくとも１種類のガスを含むことを特徴とする請求項２に記載の膜形成装置。
【請求項７】
前記所定の成分のガスは酸素を含むことを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項８】
前記所定の成分のガスは窒素、アンモニア、亜酸化窒素の何れか１種類、またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項９】
前記フィルムを供給する供給ロール、
前記供給ロールと前記第２の電極との間に設けられたフィルム脱水処理手段、
前記フィルムを巻取る巻取りロール、及び
前記第２の電極
を収納するフィルム室を更に具備することを特徴とする請求項３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項１０】
前記フィルム室の気圧が１０−３Ｐａ以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項１１】
前記フィルム脱水処理手段が加熱手段及びクライオトラップの少なくとも一方を有することを特徴とする請求項９に記載の膜形成装置。
【請求項１２】
前記フィルム室の水の分圧が１０−4Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の膜形成装置。
【請求項１３】
前記第２の電極の表面の位置に少なくとも形成された曲面形状のフィルム案内面は、移動するフィルムに接する先端部の一部分が曲面形状になされた面であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項１４】
前記第２の電極の表面の位置に少なくとも曲面形状のフィルム案内面を、回転軸をもつ回転体の側面に形成したことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項１５】
前記第２の電極の表面の位置に少なくとも曲面形状のフィルム案内面を、回転軸をもつ回転体の側面に形成し、且つその側面のフィルムと接触する面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項１６】
前記第２の電極に沿って送られるフィルムの被蒸着面は等電位面であることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項１７】
前記第２の電極の曲面に対向する前記第１の電極の全ての対向面が、前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項１８】
前記第２の電極の曲面に対向する前記第１の電極の全ての対向面が、前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成された板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の膜形成装置。
【請求項１９】
前記第２の電極の曲面に対向する前記蒸発源保持部の全ての対向面が、前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成され、前記曲面に蒸発源となる材料を有することを特徴とする請求項２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２０】
前記第２の電極の曲面に対向する前記蒸発源保持部の全ての対向面が、前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成された板状部材であることを特徴とする請求項２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２１】
蒸着材料を加熱して蒸発させる加熱方式が抵抗加熱方式であることを特徴とする請求項２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２２】
蒸着材料を蒸発させる蒸発方式が電子ビーム方式であることを特徴とする請求項２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２３】
前記第１の電極及び前記蒸発源保持部のいずれか一方が電位調整手段を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２４】
前記第２の成分のガスは不活性ガスの、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、及びキセノンの群から選択した少なくとも１種類のガスを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２５】
前記第１の成分のガスは不活性ガスの、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、及びキセノンの群から選択した少なくとも１種類のガスを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２６】
前記第２の成分のガスは酸素を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２７】
前記第２の成分のガスは窒素、アンモニア、亜酸化窒素の何れか１種類、またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の膜形成装置。
【請求項２８】
前記電位調整手段が直流の可変バイアス電圧印加方式であることを特徴とする請求項２３に記載の膜形成装置。
【請求項２９】
前記電位調整手段が交流の可変バイアス電圧印加方式であることを特徴とする請求項２３に記載の膜形成装置。
【請求項３０】
前記電位調整手段が前記第１の電極または前記蒸発源保持部の位置を変化させる手段であることを特徴とする請求項２３に記載の膜形成装置。
【請求項３１】
前記第１の電極または前記蒸発源保持部の位置変化方向が、高周波を印加している前記第２の電極の面に向かう方向であることを特徴とする請求項２３に記載の膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低圧ガス雰囲気中で長尺の合成樹脂フィルムを連続的に搬送しながら、イオンプレーティング法により前記合成樹脂フィルム上に金属被膜を形成するロールツーロール方式の薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック、ガラス、セラミックス等の絶縁物材料の上に、密着性のよい状態で金属の薄膜を形成したいという要求は、装飾品、電子部品、光学部品等の製造において切実である。従来この種の薄膜は主として、真空蒸着法、化学めっき法、カソードスパッタリング法等によって形成されている。
真空蒸着法は最も一般的であるが、この方法で形成された薄膜は密着性が悪いため機械的強度が要求される用途には適していない。化学めっき法によって絶縁板上に膜を形成する（以下、膜を形成することを「成膜」と略記する）方法は前処理が複雑であるため、プラスチックフィルム上に連続的に被膜を形成することは困難であった。
【０００３】
真空蒸着法や化学めっき法と比較して、カソードスパッタリング法は蒸着材料の蒸発粒子の衝突時のエネルギーが約５eVであり、真空蒸着法での０．３eVに比べると高いため、得られた薄膜の密着性が良いことはよく知られている。図６は特開２００２−１２１６６６号公報に示されているスパッタリング法による薄膜形成装置（第１の従来例）の側面図である。図において、アルゴン雰囲気の真空チャンバ１００の中に電極ロール１０８に対向して、表面清浄化ユニット１０１と、スパッタユニット１０２が設けられている。真空チャンバ１００内の供給リール１０５に金属、プラスチック等のフィルムのロール１０４をセットして、矢印１０３の方向に送り出す。送り出されたフィルム１０６は、表面清浄化ユニット１０１を通過するとき表面の清浄化処理を受ける。次にフィルム１０６は、スパッタユニット１０２を通過して表面に金属薄膜が形成され巻取リール１０９に巻取られる。この成膜装置は簡単な構成で表面清浄化処理と金属薄膜形成を連続して高速に行うことができる。
【０００４】
スパッタリング法では、ガス圧が１０−１Ｐａ以上のアルゴンガス雰囲気中において、グロー放電により生じたアルゴンイオンを金属あるいは絶縁物のターゲットに衝突させ、ターゲットから飛散する金属粒子あるいは絶縁物粒子を加工対象物の例えば基板の上に付着させる。そのときイオンの衝突により熱が発生して、基板の温度が上昇する。また、アルゴンガス雰囲気中に存在する種々の荷電粒子が基板に衝突して、これによっても温度が上昇する。形成された薄膜の剥離強度を向上させるためには、基板の温度を１５０℃以上に保って成膜する必要がある。従って、耐熱温度の低い基板には適用困難であった。
【０００５】
この問題を解決するために、基板表面の温度上昇を抑えつつ、密着性のよい膜を形成することができる成膜装置の開発が進められてきた。その一例として、特公平１−４８３４７号公報に示されたイオンプレーティング装置（第２の従来例）の断面図を図７に示す。図において、真空のチャンバー１１０内に、膜を形成する対象物である基材１２８を支持するための、導電性部材から成る基材ホルダー１１５が設けられている。基材ホルダー１１５は、板状絶縁部材１１３を介して導電性部材から成る支持部材１１４に取り付けられている。基材ホルダー１１５と支持部材１１４は板状絶縁部材１１３を介して実質的にコンデンサを構成している。このコンデンサは、接触子１１６に接触するリード線１２２でチャンバー１１０の外部に設けられた高周波電源１１８のマッチング回路１１９に接続されてインピーダンスマッチングを行う。これによりボート１２０に入れられる金属などの蒸発源と基材１２８との間に安定した電界が形成され比較的低い温度の基材１２８の面に強固な金属の薄膜を任意の厚さで均一に形成することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１２１６６６号公報
【特許文献２】
特公平１−４８３４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記第２の従来例の成膜装置では基材１２８の温度が比較的低い場合でも成膜できる。しかし装置がバッチ式であるため、連続的に成膜することができず、プラスチックフィルムの面に金属を成膜した成膜フィルム等を大量生産することは困難である。
本発明は、高い品質と安定した密着性を有する成膜フィルムを大量生産できる膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜形成装置は、所定の成分のガスを入れた成膜室内に設けられ、バイアス電圧が印加される第１の電極、及び前記第１の電極に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記第１の電極に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極を備える。前記フィルム案内面に沿ってフィルムを移動させつつ、前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させることにより、前記第１の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の他の観点の膜形成装置は、所定の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用の材料を保持しバイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部、及び前記蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記蒸発源保持部に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極を備える。前記フィルム案内面に沿ってフィルムを移動させつつ、前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ、前記蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に前記蒸着用材料をイオン化することにより付着させて膜を形成する。
【００１０】
本発明の他の観点の膜形成装置は、第１の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持しバイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部、前記蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記蒸発源保持部に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極、前記フィルム案内面に接しつつフィルムを送給する供給手段、前記第２の電極のフィルム案内面に接する面と同じ前記フィルムの面に接するように前記供給手段により形成されたフィルム供給路に設けられた第３の電極、前記フィルムを間において前記第３の電極に対向する位置に設けられた第４の電極、及び前記供給手段の少なくとも一部、前記第２の電極の少なくとも一部、前記第３の電極及び、前記第４の電極を収容し、第２の成分のガスを入れたフィルム室を備える。
前記第３の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ前記第４の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行ない、かつ前記蒸発源保持部と前記第２の電極との間の前記フィルム案内面に前記プラズマ処理を行った前記フィルムのプラズマ処理部を導き、前記プラズマ処理部に対して、前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ、前記蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に前記蒸着用材料をイオン化することにより付着させて膜を形成する。
【００１１】
本発明の他の観点の膜形成装置は、第１の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持しバイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部、前記蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられ、少なくとも前記蒸発源保持部に対向する面に形成された曲面形状のフィルム案内面を有する第２の電極、前記フィルム案内面に沿ってフィルムを供給する供給手段、前記蒸発源保持部と前記供給手段との間に置いて前記フィルムを間において前記第２の電極に対向する第５の電極、及び前記供給手段の少なくとも一部、前記第２の電極の少なくとも一部、及び前記第５の電極を収容する、第２の成分のガスを入れたフィルム室を備える。前記第２の電極に高周波電力を供給してプラズマを発生させ前記第５の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行ない、かつ、前記蒸発源保持部と前記第２の電極との間の前記フィルム案内面に前記プラズマ処理を行った前記フィルムのプラズマ処理部を導き、前記プラズマ処理部に対して、前記蒸発源保持部と前記高周波電力を供給する前記第２の電極との間に発生するプラズマによって、前記蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に前記蒸着用材料をイオン化することにより付着させて膜を形成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の薄膜形成装置は、長尺の合成樹脂フィルム上に連続的に金属薄膜を形成する装置であり、特に吸湿性を有するポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムにおいて、銅または銅を含む金属の膜を形成する（以下、成膜と略記する）直前にプラスチックフィルムの表面を成膜に最適な状態にする。すなわちプラスチックフィルムと銅または銅を含む金属との界面構造と、フィルム上で成長する結晶構造とを制御し、高い密着性、すなわち高い剥離強度を有する銅または銅を含む金属の薄膜をプラスチックフィルムの面に形成する装置を提供する。具体的には、プラスチックフィルムをまず真空中で脱水処理する。次に第１の成分の低圧の混合ガス雰囲気中で、プラスチックフィルムを保持する電極にインピーダンスマッチング回路を経て高周波電力を供給しグロー放電を発生させる。その結果、前記混合ガスがイオン化し、プラスチックフィルムの被蒸着面の改質を行う。この改質の処理を「プラズマ処理」という。プラズマ処理については、本発明と同じ出願人による、本発明の発明者を含む先行特許出願の特願２００２−１６７６３２に示されている。次に第２の成分のガス中でインピーダンスマッチング回路を介してプラスチックフィルムを保持する電極に高周波電力を供給しグロー放電を発生させる。前記第２のガスがグロー放電でイオン化した状態で、銅または銅を含む金属を溶融し蒸発させて蒸発粒子とし、グロー放電で発生したイオン及び電子により蒸発粒子をイオン化する。イオン化した蒸発粒子はグロー放電により生成される負の直流誘起電位により加速され、高エネルギーイオンとなってプラスチックフィルム面に付着し銅薄膜の蒸着膜になる。蒸着膜を更に厚くしたいときは別の工程でメッキ法等によって成膜すればよい。これにより、密着性が非常に高く、エッチングによるファインパターン化が可能なフレキシブルプリント配線基板が得られる。
【００１３】
請求項１記載の発明の薄膜形成装置では、所定の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた第１の電極と、第１の電極に対向し、かつ前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられた第２の電極とを有している。前記第２の電極の表面に曲面のフィルム案内面を設け、フィルム案内面に沿ってフィルムを移動させる際、第２の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる。これにより、前記第１の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理が行なわれる。プラズマ処理により、成膜後のフィルムと金属粒子との密着性が向上する。この方法によれば従来の既知の方法では、成膜不可能なフィルムにも成膜可能になる。
【００１４】
請求項２記載の発明の薄膜形成装置は、所定のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持しバイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部と、蒸発源保持部に対向しかつ前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられた第２の電極とを有している。前記第２の電極の表面に曲面形状のフィルム案内面を設け、フィルム案内面に沿ってフィルムを移動させる際、第２の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させる。これにより、蒸発源保持部に対向するフィルムの表面に蒸着材料がイオン化した蒸発粒子が付着して前記フィルムの表面に薄膜が形成される。
本発明の蒸着法では、蒸発粒子の運動エネルギーがスパッタ法の場合の１０倍以上であるため、緻密で密着性に優れた薄膜をフィルム上に形成することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明の薄膜形成装置は、第１の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持しバイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部と、前記蒸発源保持部に対向し前記成膜室の壁面に形成された開口から前記成膜室内に突出するように設けられた第２の電極とを有している。前記第２の電極の表面に曲面形状のフィルム案内面を設け、フィルム案内面に沿って供給手段がフィルムを供給する。第２の電極の表面と接するフィルムの裏面側の、前記供給手段により確保されたフィルム供給路に第３の電極を設け、フィルムを間において前記第３の電極に対向する位置に第４の電極を設けている。供給手段の少なくとも一部、第２の電極の少なくとも一部、第３の電極及び第４の電極を収容し、第２の成分のガスを入れたフィルム室において、前記第３の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させて前記第４の電極側に位置するフィルムの表面にプラズマ処理を行う。次に蒸発源保持部と第２の電極との間に位置するフィルム案内面に前記プラズマ処理を行ったフィルムのプラズマ処理部を導く。プラズマ処理部に対して、第２の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、蒸発源保持部に対向するフィルムの表面に蒸発粒子をイオン化させて蒸着することにより成膜する。本発明の蒸着法では、蒸発粒子の運動エネルギーがスパッタ法の場合の１０倍以上であるため、緻密で密着性に優れた薄膜をフィルム上に形成することができる。
【００１６】
尚、成膜後のフィルムを案内する第３の曲面の電極を更に設け、第３の成分を有する反応ガスを導入して、前記第３の曲面の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、発生したプラズマ空間にフィルムを連続的に通してもよい。この処理によりフィルム上の成膜面がプラズマ処理されて粗面になるので、プリント基板を多数積層して接着し多層化をする場合に接着強度が向上する。また、ビアホール形成時にレーザーの光エネルギーの吸収率が向上し、多層化の加工において有利である。
【００１７】
請求項４記載の発明の薄膜形成装置は、第１の成分のガスを入れた成膜室内に設けられた、蒸着用材料を保持しバイアス電圧が印加されて第１の電極として働く蒸発源保持部と、蒸発源保持部に対向し、前記成膜室の壁面に形成された開口から成膜室内に突出するように設けられた第２の電極とを有する。蒸発源保持部に対向した第２の電極の表面に曲面形状のフィルム案内面を設け、フィルム案内面に沿って供給手段からフィルムを供給する。蒸発源保持部と供給手段との間に、前記フィルムを間において第２の電極と対向する第５の電極を設ける。供給手段の少なくとも一部、第２の電極の少なくとも一部及び前記第５の電極を収容し、第２の成分のガスを入れたフィルム室において、第２の電極に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、第５の電極に対向する前記フィルムの表面にプラズマ処理を行う。次に蒸発源保持部と第２の電極との間に位置するフィルム案内面に前記プラズマ処理を行ったフィルムのプラズマ処理部を導く。プラズマ処理部に対して、蒸発源保持部と、高周波電力が印加された第２の電極間に発生するプラズマによって蒸発源保持部に対向する前記フィルムの表面に蒸発粒子をイオン化させて蒸着することにより成膜する。
本発明の蒸着法では、蒸発粒子の運動エネルギーがスパッタ法の場合の１０倍以上であるため、緻密で密着性に優れた薄膜をフィルム上に形成することができる。高周波電力を印加した第２の電極をプラズマ処理と成膜の両方に使用するので、高周波電源を各々設ける必要がなく１つでよく、装置コストの低減を図ることができる。
【００１８】
請求項５記載の発明では、所定のガスは不活性ガスのアルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトンまたはキセノンの少なくとも1種類またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする。容積比が約５０％から約１００％の窒素と残部にアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトンまたはキセノンを含むガスをプラズマ処理時に用いることにより、フィルムの表面がプラズマ処理される。これにより成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムでも本発明によって成膜可能になる。
請求項６記載の発明では、所定の成分のガスは不活性ガスのアルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、またはキセノンの少なくとも何れか1種類またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする。容積比が約５０％から約１００％のアルゴンと、残部に窒素、ヘリウム、ネオン、クリプトン、またはキセノンを含むガスを成膜時に用いることにより、フィルムと蒸発粒子との密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムにも成膜可能になる。
【００１９】
請求項７記載の発明では、所定の成分のガスが酸素を含むことを特徴とする。容積比が約５０％から約１００％の酸素を含むガスをプラズマ処理時に導入することによりフィルム表面がプラズマ処理されて、成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムにも成膜可能になる。請求項８記載の発明では、所定の成分のガスが窒素、アンモニア、亜酸化窒素の何れか1種類、またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする。容積比が約５０％から約１００％の窒素ガス、アンモニア、または、亜酸化窒素ガスをプラズマ処理時に導入することにより、フィルム表面がプラズマ処理されて、成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来方法では成膜不可能なフィルムにも成膜可能になる。
【００２０】
請求項９記載の発明では、フィルムを供給する供給ロール、前記供給ロールと第２の電極との間に設けられたフィルム脱水処理手段及び前記フィルムを巻取る巻取りロールが更に設けられ、少なくとも前記フィルム脱水処理手段と前記第２の電極を収納するフィルム室を具備することを特徴とする。これにより、フィルムに連続的に成膜を行うことができるため、成膜フィルムの量産が可能となる。請求項１０記載の発明では、フィルム室の気圧が１０−３Ｐａ以下であることを特徴とする。低い気圧下では、大気中に比べフィルムへのゴミの付着が減るため、フィルムに純度の高い膜を形成できる。
請求項１１記載の発明では、フィルム脱水手段が加熱手段及びクライオトラップの少なくとも一方を有することを特徴とする。これにより、吸水性が高いフィルムの脱水処理をすることができる。その結果、純度の高い膜を形成することができるとともに膜とフィルムとの密着性が改善される。
請求項１２記載の発明では、フィルム室の水の分圧が１０−4Ｐａ以下であることを特徴とする。これにより、吸水性が高いフィルムでも脱水されるので、純度の高い膜を形成することができるとともに、膜とフィルムとの密着性が改善される。
請求項１３記載の発明では、前記第２の電極の表面の位置に少なくとも形成されたフィルム案内面のフィルムに接する部分の一部が曲面形状になされていることを特徴とする。例えば、断面が多角形の筒であってフィルムが接する稜は曲面であることを特徴とする。これにより、フィルムと第２の電極が確実に接触するため安定した成膜が可能となる。
【００２１】
請求項１４記載の発明では、前記第２の電極の表面の曲面形状のフィルム案内面がフィルムの走行に合わせて回転することを特徴とする。これにより、フィルムと電極が確実に接触するとともに摩擦がないので安定した成膜が可能となるとともに、電極に接するフィルム面に傷がつきにくい。
請求項１５記載の発明では、前記第２の電極の表面の曲面形状のフィルム案内面がフィルムの走行に合わせて回転するとともに、フィルム案内面のフィルムに接触する面に凹凸が形成されていることを特徴とする。これにより、高周波電力を印加した第２の電極にフィルムが張り付くのを防止できる。
【００２２】
請求項１６記載の発明では、前記第２の電極によって送られるフィルムの被蒸着部分が等電位面で形成されていることを特徴とする。これにより、フィルムの全面で均一なプラズマ処理を行うことができる。成膜時においては、フィルムの被蒸着部に部分的な電位差が存在する場合に発生する異常放電がなく、安定したプラズマを発生させることができるので、イオン化した蒸発粒子による均一な成膜ができる。前記等電位面を得る方法としては、フィルムを案内する曲面形状の電極のフィルムに接する面に絶縁体を配置したり、第２の電極のフィルムを案内する曲面の蒸着時に働く部分の面積を、フィルムの被蒸着面の面積よりも小さくする方法がある。
【００２３】
請求項１７記載の発明では、前記第２の電極の曲面に対向する前記第１の電極の全ての対向面が前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成されていることを特徴とする。これにより、第２の電極に高周波電力を印加したとき、安定したプラズマを発生させることができる。また第１の電極の全ての対向面に一様なプラズマを発生させることができる。
【００２４】
請求項１８記載の発明では、前記第２の電極の曲面に対向する前記第１の電極の全ての対向面が、前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように、曲面で形成された板状部材であることを特徴とする。これにより、第２の電極に高周波電力を印加したとき、安定したプラズマを発生させることができる。また第１の電極の全ての対向面に、一様なプラズマを発生させることができる。
請求項１９記載の発明では、前記第２の電極の曲面に対向する前記蒸発源保持部の全ての対向面が、前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成され、前記曲面に蒸発源となる材料を有することを特徴とする。これにより、第２の電極に高周波電力を供給したとき、安定したプラズマを発生させることができる。またフィルムの全面に均一に蒸着することができるという効果を奏する。
【００２５】
請求項２０記載の発明では、第２の電極に対向する蒸発源保持部は、その全ての対向面が前記第２の電極の曲面に同じ間隔を保って対向するように曲面で形成された板状部材であることを特徴とする。これにより、第２の電極に高周波電力を印加したとき、安定したプラズマを発生させることができる。またフィルムの全面に均一に蒸着することができるという効果を奏する。
請求項２１記載の発明では、蒸着物の蒸発粒子を生成する加熱方式が抵抗加熱方式であることを特徴とする。抵抗加熱方式により生成された蒸発粒子の運動エネルギーはスパッタ法に比べると１０倍以上大きいので膜の生成時間の短縮が図れる。また第１の成分のガスの成分やガス圧など適切にする条件制御を行なえば、さらに緻密で密着性に優れた薄膜をフィルム上に形成することができる。
【００２６】
請求項２２記載の発明によれば、蒸発粒子の生成方式が電子ビーム方式であることを特徴とする。電子ビーム方式で生成された蒸発粒子の運動エネルギーはスパッタ法に比べると１０倍以上大きいので、生成時間の短縮が図れる。また第１の成分のガスの条件制御を行うことで、更に緻密で密着性に優れた薄膜をフィルム上に形成することができる。
請求項２３記載の発明では、第１の電極または蒸発源保持部に電位調整手段を有することを特徴とする。電位を調整することにより蒸発粒子の加速電圧を変化させて、膜の密着性を制御することができるため。これにより、基板のフィルムが受けるダメージを抑制することができる。
請求項２４記載の発明では、第２の成分のガスは不活性ガスの、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、及びキセノンの群から選択した少なくとも１種類のガスを含むことを特徴とする。これにより成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムでも本発明によって成膜可能になる。
請求項２５記載の発明では、第１の成分のガスは不活性ガスの、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、及びキセノンの群から選択した少なくとも１種類のガスを含むことを特徴とする。これにより成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムでも本発明によって成膜可能になる。
請求項２６記載の発明では、第２の成分のガスは酸素を含むことを特徴とする。これにより成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムでも本発明によって成膜可能になる。
請求項２７記載の発明では、第２の成分のガスは窒素、アンモニア、亜酸化窒素の何れか１種類、またはこれらの混合ガスを含むことを特徴とする。これにより成膜時の蒸発粒子とフィルムとの密着性が向上し、従来の方法では成膜不可能なフィルムでも本発明によって成膜可能になる。
【００２７】
請求項２８記載の発明では、電位調整手段が直流の可変バイアス電圧印加方式であることを特徴とする。バイアス電圧を変えて加速電圧を変化させることで、膜の密着性を制御することができる。これにより、基板のフィルムが受けるダメージを抑制することができる。
請求項２９記載の発明では、電位調整手段が交流の可変バイアス電圧印加方式であることを特徴とする。バイアス電圧を変えて加速電圧を変化させることで、膜の密着性を制御することができる。これにより、基板のフィルムが受けるダメージを抑制することができる。
【００２８】
請求項３０記載の発明では、電位調整手段が前記第１の電極または前記蒸発源保持部の位置を変える手段であることを特徴とする。位置を変えることにより、加速電圧を変化させて膜の密着性を制御することができる。これにより、基板のフィルムが受けるダメージを抑制することができる。
請求項３１記載の発明では、第１の電極または蒸発源保持部の位置可変方向が、高周波電力を印加している第２の電極面に向かう方向であることを特徴とする。位置を変えることにより加速電圧を変化させて膜の密着性を制御することができる。これにより、基板のフィルムが受けるダメージを抑制することができる。尚、第２の電極が回転するものの場合、蒸発源保持部の可変方向は第２の電極の回転中心方向とする。
以下、本発明の薄膜形成装置の好適な実施例について、図１から図４を用いて説明する。
【００２９】
《第１実施例》
以下、本発明の第１実施例の薄膜形成装置を図１を用いて説明する。
図１は本発明の第１実施例の薄膜形成装置の側断面図である。第１実施例は、プラスチックフィルムの表面にプラズマ処理を施す装置に関するものであり、薄膜形成の前処理を行なうものである。図１において、グランドＧに接続された真空槽１の中に、図１の紙面に垂直な方向に所定の幅を有する供給リール２及び巻取りリール３が設けられている。供給リール２には被加工物である、例えばフレキシブルプリント基板の素材のポリイミドなどのプラスチックのフィルム５０のロールが取付けられており、このロールから前記所定の幅のプラスチックのフィルム５０が所定の供給速度で連続的に送り出されている。フィルム５０は、図の紙面に垂直な方向に長い円筒状の、ガイドロール１１ａ、１１ｂ、電極５ａ及びガイドロール１１ｃを経て長い円筒状の巻き取りリール３に巻き取られる。供給リール２とガイドロール１１ａとの間に、フィルム５０を加熱するための、例えば赤外線ヒータ等のフィルム加熱装置４が設けられている。
【００３０】
第２の電極５ａは、フィルム５０を矢印２０の方向に送るために矢印１３の方向に回転する回転機構（図示省略）とフィルム冷却装置（図示省略）を有する、円筒形の絶縁部５ｄと導電体５ｍを備えている。フィルム５０に接する外周のフィルム案内面を形成する導電体５ｍは金属、カーボンなどの導体で構成されている。また導電体５ｍの表面には凹凸が設けられている。電極５ａは回転をしない固定式のものであってもよい。電極５ａの側面の一部分に給電ブラシとして働く導電部材５ｂが設けられ、導電部材５ｂは導電体５ｍに接続されている。導電部材５ｂは、真空槽１の外部に設けられている、コンデンサ等を含むインピーダンスマッチング回路を有するマッチングボックス７ａを経て高周波電源６ａに接続されている。電極５ａの図において下方に電極１７ａが設けられている。以後電極１７ａを第１の電極１７ａと記し、前記の電極５ａを第２の電極５ａと記す。第１の電極１７ａは、図の紙面に垂直な方向に長い樋状の部材であり、第１の電極１７ａと第２の電極５ａとの間の間隔を調節できる高さ調節部１７ｄを備えている。第１の電極１７ａは真空槽１の外部に設けられているバイアス用の電圧可変（２００〜１０００Ｖ）の直流電源１８ａの負極に接続されている。直流電源の正極はグランドに接続されている。ガス供給部９ａは、真空槽１の外部に設けられている図示を省略したガス供給源から真空槽１の中に不活性ガスを供給するためのバルブである。不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、ネオン、クリプトン、キセノン等の混合ガスであり、窒素の含有率が容積比で約５０％から約１００％である。前記混合ガスにさらに、アンモニア、酸素、亜酸化窒素の内の少なくとも１種類のガスを混合してもよい。
【００３１】
真空槽１は遮蔽板１０ａによって２室に区分されており、供給リール２や巻き取りリール３のある領域をフィルム室１４といい、第１の電極１７ａのある領域を処理室１５という。第２の電極５ａは上部の大部分がフィルム室１４内にあり、下部の一部分が処理室１５内にある。すなわち、第２の電極５ａは処理室１５（成膜室）の遮蔽板１０により形成される壁面の開口から前記成膜室に突出するように設けられている。フィルム室１４には、真空ポンプ１２ａが設けられており、気圧が１０−３Ｐａ以下に保たれるように排気している。真空ポンプ１２ａは水分除去用の装置、例えば当技術分野でよく知られている真空ポンプであるクライオトラップを有するものが望ましい。処理室１５には真空ポンプ１２ｂが設けられており内部の空気が除かれる。処理室１５にはガス供給部９ａから、前記の不活性ガスが供給され、気圧は１０−３Ｐａ（パスカル）から１０−１Ｐａの範囲に保たれている。フィルム室１４と処理室１５とを仕切る遮蔽版１０ａと第２の電極５ａとの間の隙間は狭くなされてスロットを形成しているので、フィルム室１４の空気と処理室１５のガスとはほとんど混合しない。
【００３２】
以下に第１実施例の薄膜形成装置の動作を説明する。供給リール２から一定の速度でプラスチックフィルム５０が送り出される。供給リール２からプラスチックフィルム５０が送り出されるとき、巻回されたプラスチックフィルム５０の各フィルム間及びフィルム内部に存在する空気及び水分がフィルム室１４内に放出される。この空気は真空ポンプ１２ａによって外部へ排出される。フィルム室１４と処理室１５は遮蔽板１０ａにより仕切られているので、放出された空気が処理室１５に拡散することはほとんどない。供給リール２から送り出されたプラスチックフィルム５０は加熱装置４内を通り加熱される。プラスチックフィルム５０の温度が１００℃前後に保たれるように、プラスチックフィルム５０の走行速度と加熱装置４の発熱量が制御されている。加熱によりプラスチックフィルムの表面に付着したり内部に吸着されている水分が蒸発する。蒸発した水分は真空ポンプ１２ａによって、水の分圧が１０−４Ｐａ以下になるように外部へ排出される。上記の水の分圧は４重極質量分析器を用いて測定している。これにより気化した水分が拡散して真空槽１の内壁やガイドロール１１ａ〜１１ｃに付着するのを防止できる。水分が除去されたプラスチックフィルム５０はガイドロール１１ａ、１１ｂを経て、矢印１３の方向に第２の電極５ａの外周に沿って進み、遮蔽板１０ａの下の処理室１５に入る。第２の電極５ａは、導電材である金属で作られた導電体５ｍを絶縁材である樹脂の絶縁部５ｄで保持するように構成されている。プラスチックフィルム５０は導電体５ｍの近傍に発生するプラズマシース領域内に配置されるようになされている。
【００３３】
次にプラズマ処理について説明する。第２の電極５ａの導電体５ｍにつながる給電部５ｂに、高周波電源６ａからマッチングボックス７ａを経て、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力を供給する。第２の電極５ａが回転する場合は、給電部５ｂには給電ブラシが設けられている。供給電力の電力密度は０．１〜５Ｗ／ｃｍ２であるが、好ましくは０．１〜１Ｗ／ｃｍ２の範囲である。これにより、処理室１５内において、第２の電極５ａと第１の電極１７ａとの間にグロー放電が発生し、第２の電極５ａの外周に巻付いているプラスチックフィルム５０とグランドＧ間に約２００Ｖから約１０００Ｖの負の直流電圧が誘起される。グロー放電により処理室１５内に発生した窒素を含む不活性混合ガスのイオンはプラスチックフィルム５０の表面に衝突する。その結果プラスチックフィルム５０を構成する有機物の分子の炭素と水素の結合や窒素と水素の結合が切断され、プラスチックフィルム５０上に官能基が形成される。この状態で蒸着材料を蒸発させた蒸着粒子が存在すれば、プラスチックフィルム５０上の官能基と蒸着材料の蒸着粒子とが化学的に結合し、密着性のよい蒸着膜が形成される。プラズマの発生によりプラスチックフィルム５０の表面に官能基が形成されるが、プラズマの発生と官能基の形成とを含み処理室１５内においてプラスチックフィルム５０の表面に施される処理を本発明の各実施例においては「プラズマ処理」という。プラズマ処理をしたプラスチックフィルム５０の面に銅又は銅を含む合金の蒸着膜を形成すると、プラスチックフィルム５０と蒸着膜の密着性が大幅に向上することを発明者等は実験によって確認した。なお、プラズマ処理の時間を長くしてプラスチックフィルム５０に過度なプラズマ処理を行うと、フィルム面が損傷されるので望ましくない。
前記第２の電極５ａは回転するものであるのが望ましいが、回転しない円筒、多角形の筒、球等で第２の電極５ａを構成しても良い。またバイアス用の直流電源１８ａは電圧可変の交流電源であってもよい。
【００３４】
《第２実施例》
本発明の第２実施例の薄膜形成装置を図２の側断面を参照して説明する。
本実施例の薄膜形成装置の構成は、処理室１５ａ内に設けられた蒸発物保持部８ａ、蒸発物８ｂ及び蒸発物８ｂを加熱する加熱装置８ｃを除いて図１に示す前記第１実施例のものと同じである。以下、本実施例のものが前記第１実施例と異なる点のみを説明し、第１実施例と同じ点については重複する説明を省略する。直流電源１８ａは正極がグランドＧに接続され、負極が成膜室１５ａ内に設けられた、第１の電極として働く蒸発物保持部８ａに接続されており、蒸発物保持部８ａにバイアス電圧を与える。蒸発物保持部８ａは図の紙面に垂直な方向に長い樋状の容器であり、図の上下方向に移動させて第１の電極５ａとの間の距離を加減できるように高さ調整部８ｄを有している。蒸発物保持部８ａに銅又は銅を主成分とした合金である蒸発物８ｂが載せられている。銅の場合、銅の純度は９９．９％以上であるのが好ましい。蒸発物保持部８ａには加熱装置８ｃが設けられている。加熱装置８ｃは、既知の例えば抵抗加熱方式又は電子ビーム加熱方式のものが望ましい。加熱により蒸発物８ｂを溶融させる。
【００３５】
次に第２実施例の薄膜形成装置の動作について説明する。図２に示すように被加工物のプラスチックフィルム５０を矢印２０で示す方向に送りつつ第２の電極５ａに周波数が１３．５６ＭＨｚで出力電力密度が０．１〜５Ｗ／ｃｍ２、好ましくは０．１〜１Ｗ／ｃｍ２の範囲の高周波電力を供給すると、第２の電極５ａと蒸発物保持部８ａとの間にグロー放電が発生する。これによりプラスチックフィルム５０の表面にプラズマ処理がなされる。グロー放電の発生により、第２の電極５ａの外周のプラスチックフィルム５０の表面をグランドＧ間に約２００Ｖから約１０００Ｖの負の直流電圧が誘起される。グロー放電が生じている状態では、溶融している金属の蒸発物８ｂはグロー放電により生じる不活性ガスの電離プラズマによりイオン化して励起種となり、高エネルギー状態で成膜できる。すなわちイオン化した金属は負の直流電圧により第２の電極５ａに巻き付いているプラスチックフィルム５０に向かって進みその外面に衝突して付着する。蒸発物保持部８ａに印加している直流電源１８のバイアス電圧の変更、又は蒸発物保持部８ａと第２の電極５ａとの間の距離を変えて、蒸発物保持部８ａと第２の電極５ａ間の電界強度を変化させることで、イオン化した蒸発粒子の加速電圧を変化させて膜の密着性を制御できる。蒸発物保持部８ａの高さを高さ調節部８ｄによって変えることにより両者間の距離を変えることができるので、その結果、容易に所望の密着性を得ることができる。移動するプラスチックフィルム５０に蒸発物が付着して所望の膜厚になるようにプラスチックフィルム５０の走行速度を設定することにより、膜厚の調節が容易に行える。成膜が完了したプラスチックフィルム５０ａはガイドロール１１ｃを経て巻き取りリール３に巻き取られる。本実施例では、第１の電極８ａに蒸発物８ｂを載せて第２の電極５ａに対向させることにより、プラズマ処理と蒸発物８ｂの蒸着とを同時に行うことができる。
【００３６】
本実施例によれば、連続して送られるプラスチックフィルム５０に連続的に成膜するので生産性が高く、安定した品質の薄膜付プラスチックフィルムを大量生産することができる。プラスチックフィルム５０の走行速度を遅くすると形成される膜の厚さが厚くなり、速くすると薄くなる。従って走行速度を加減することにより所望の厚さの膜を形成することができる。
本実施例の成膜装置で厚さ０．１ｍｍのポリイミドフィルムの面に１ｍｍの銅の蒸着膜を成膜してＪＩＳ・Ｃ６４８１（１８０度ピール）に準じて剥離試験をしたところ、引剥がし強度は１ｋｇ／ｃｍ以上であった。これはプラズマ処理をしない場合の約３倍の引剥がし強度であった。以上の実験からポリイミドフィルムの面にプラズマ処理を施すことにより、密着性が大幅に向上することがわかった。
【００３７】
図５の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図２に示す第２の電極５ａのＶ−Ｖ断面図である。図５（ａ）において、理解を容易にするために、第２の電極５ａのフィルム案内面を形成する導電体５ｍに沿って移動するプラスチックフィルム５０は、厚さを拡大して図示している。第２の電極５ａの幅Ｗ１とプラスチックフィルム５０の幅Ｗ２は通常同じか、図５の（ａ）に示すように、幅Ｗ２が幅Ｗ１より小さくなされている。この状態で図２に示す処理室１５において蒸着を行うと、導電体５ｍの端部５ｅ及びプラスチックフィルム５０の両端部の角部と側面を含むフィルム端部５０ｆにも蒸着用金属の蒸発物が付着し、蒸着膜が形成される。  端部５ｅの蒸着膜は本装置の稼働時間に比例して厚さが増し、ついには無視できない段差が生じることになる。
通常フィルムに帯電した静電気を完全に中和することは難しく、例えばプラスチックフィルム５０と導電体５ｍが同電位でない場合、フィルム端部５０ｆに形成された蒸着膜はプラスチックフィルム５０の表面の蒸着膜に電気的につながっているので、フィルム端部５０ｆの蒸着膜が端部５ｅの蒸着膜に接触すると、プラスチック５０の表面の蒸着膜と導電体５ｍが電気的に接続される（短絡状態という）ことになる。短絡状態では電界が一部に集中していることになるので、プラズマを安定して発生させることができず適切なプラズマ処理が行えない。そこで図５の（ｂ）に示すように、第２の電極５ａの端部５ｅを覆うカバー５ｇを設ける。カバー５ｇによって、導電体５ｍの端部５ｅ及びフィルム端部５０ｆに蒸着膜が形成されるのを防ぐことができる。カバー５ｇを設けることによって、プラスチックフィルム５０の外面の電位が等しい部分のみ蒸着を行うことができる。その結果、プラスチックフィルム５０の被蒸着部分に電位差が存在することによる異常放電の発生を防止し、安定したプラズマを発生させることが出来る。カバー５ｇは、絶縁体や導電体のどちらでも良いが、配置に関しては、カバー５ｇと導電体５ｍの間で異常放電が起きないようにする必要がある。例えば、カバー５ｇを導電体５ｍ近傍のプラスチックフィルム５０を配置している部分に存在するプラズマシース内に配置するとカバー５ｇと導電体５ｍは異常放電しない。
図５の（ｃ）は、カバー５ｇを設ける代わりに、プラスチックフィルム５０の幅Ｗ３を第２電極５ａの幅Ｗ１より広くした構成を示す。上記のようにプラスチックフィルム５０の幅Ｗ３を幅Ｗ１より広くすることにより導電体５ｍの端部５ｅに蒸着膜が形成されるのを防ぐことができる。
【００３８】
《第３実施例》
本発明の第３実施例の薄膜形成装置を図３の側断面図を用いて説明する。
図３において、真空槽１内の右上部分に遮蔽板１０ｂ及び１０ｃで仕切られたプラズマ処理室１６が設けられている。プラズマ処理室１６の開口部には、ガイドロール１１ａの円弧の一部分の外周面が対向している。ガイドロール１１ａの他の外周面はフィルム室１４内にある。ガイドロール１１ａの外周面には、導電体により形成された第３の電極１１ｄが設けられている。第３の電極１１ｄは、真空槽１の外部に設けられたマッチングボックス７ｂを介して高周波電源６ｂに接続されている。プラズマ処理室１６には、前記ガイドロール１１ａの円弧の一部分の外周面に対向して第４の電極１７ｄが設けられている。第４の電極１７ｄは真空槽１の外部に設けられたバイアス用の電圧可変の直流電源１８ｂの負極に接続されている。直流電源１８ｂの正極はグランドＧに接続されている。
【００３９】
プラズマ処理室１６には真空ポンプ１２ｃとガス供給部９ｂが設けられている。真空ポンプ１２ｃはプラズマ室１６内の空気を真空槽１の外部へ排出する。ガス供給部９ｂは、プラズマ処理室１６内に、図示を省略した外部のガス供給源から不活性ガスを供給するためのバルブである。ガス供給部９ｂから、窒素の含有率が容積比で約５０％から約１００％の不活性ガスの混合ガスがプラズマ処理室に導入され、その気圧は１０−３Ｐａから１０−１Ｐａの範囲に保たれている。プラスチックフィルム５０は、第３の電極１１ｄの近傍に発生するプラズマシース領域内に配置されている。
【００４０】
上記に説明した以外の構成は図２に示す前記第２実施例の構成と同じであるので重複する説明は省略する。
次に本実施例の薄膜形成装置の動作を説明する。供給ロール２から送り出されたプラスチックフィルム５０は加熱装置４で加熱され、プラスチックフィルム５０の表面に付着した水分及び内部に吸着された水分が気化する。また供給ロール２に巻回されたプラスチックフィルム５０の各フィルム間に存在する空気がフィルム室１４に放出される。気化した水分及び空気はクライオトラップを含む真空ポンプ１２ａによって外部へ排出され、気圧は１０−３Ｐａ以下に保たれる。
【００４１】
次にプラスチックフィルム５０はガイドローラ１１ａの外面の第３の電極１１ｄの面に接しつつ、プラズマ処理室１６に入る。プラズマ処理室１６において、第４の電極１７ｄと第３の電極１１ｄとの間に周波数１３．５６ＭＨｚ、出力電力密度が０．１〜５Ｗ／ｃｍ２、好ましくは０．１〜１Ｗ／ｃｍ２の範囲である高周波電力が供給されており、第４の電極１７ｄとプラスチックフィルム５０の面との間でグロー放電が発生する。グロー放電の発生によりプラスチックフィルム５０とグランドＧに約２００Ｖから約１０００Ｖの負の直流電位が誘起する。プラズマ処理室１６において、イオン化した窒素を含む混合ガスのイオンはプラスチックフィルム５０を構成する物質の原子に衝突して、例えば、炭素と水素の結合、及び窒素と水素の結合を切断する。このためプラスチックフィルム５０の面上にプラズマが発生して官能基が形成され、プラズマ処理がなされる。第４の電極１７ｄのバイアス用直流電圧を変えたり、第４の電極１７ｄを移動させて、第３の電極１１ｄとの間の距離を加減することにより、第４の電極１７ｄと第３の電極１１ｄとの間の電界強度を変化させることができる。電界強度の変化により、プラスチックフィルム５０の面の近傍に誘起する直流電圧を変えることができ、プラズマの特性値、すなわち電子密度、電子温度を制御することができる。この制御によりプラスチックフィルム５０の面に施されるプラズマ処理の度合を加減できる。
【００４２】
プラスチックフィルム５０は、プラズマ処理室１６を通過した後ガイドローラ１１ｂ及び図示を省略したエキスパンドロール、ニップロールを経て第２の電極５ａの外周に至る。
【００４３】
プラスチックフィルム５０は、第２の電極５ａの表面に沿って遮蔽板１０ａの間を通り成膜室１５ａに入る。成膜室１５ａにおいて、前記第２実施例と同様の動作でプラスチックフィルム５０の表面に蒸発源８ｂの物質の蒸着膜ができる。本実施例によればプラスチックフィルム５０に金属膜を形成する前にプラズマ処理室１６であらかじめプラズマ処理を施すことにより、成膜室１５ａにおいて成膜される金属膜とプラスチックフィルム５０との密着性がよくなり付着強度が大きくなる。
【００４４】
《第４実施例》
本発明の第４実施例の薄膜形成装置を図４の側断面図を参照して説明する。図において、フィルム室１４の下部に遮蔽板１０ｄが設けられ、遮蔽板１０ｄと遮蔽板１０ａとによりプラズマ処理室１６ａが形成されている。プラズマ処理室１６ａには、第５の電極１７ｃが第２の電極５ａに対向して設けられている。第５の電極１７ｃにはバイアス用の電圧可変の直流電源１８ｂの負極が接続されている。直流電源１８ｂの正極は回路グランドＧに接続されている。第５の電極１７ｃには、第５の電極１７ｃを図の左右方向に移動させて第２の電極５ａとの間の距離を加減することができる位置調整部１７ｅが設けられている。本実施例のその他の構成は、図２に示す前記第２実施例のものと同じである。
【００４５】
本実施例の薄膜形成装置では、第５の電極１７ｃが、高周波電源６ａに接続された第２の電極５ａに対向している。従って高周波電源６ａを第２の電極５ａと第５の電極１７ｃで共用することができる。本実施例の薄膜形成装置の動作は実質的に前記第３の実施例の薄膜形成装置と同じである。第５の電極１７ｃに印加したバイアス電圧の変更または第５の電極１７ｃの移動により、第２の電極５ａとの間の距離を変えて高周波電極を兼ねる第２の電極５ａとの間の電界強度を変化させることができるため、プラスチックフィルム１３近傍に発生する誘起直流電圧自己バイアスに対してプラズマ処理を制御することが可能である。本実施例では、高周波電源が１つであるので、前記第３実施例の薄膜形成装置より構成が簡単であり、装置コストも低減される。
なお、図１から図４の前記各実施例において、バイアス用の直流電源１８ａ、１８ｂの代わりに交流電源を用いることも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上の各実施例で詳細に説明したように、本発明によれば、真空容器内でロール状に巻かれた長尺のプラスチックフィルムを連続的に送り出しつつ、その表面に金属の薄膜を形成することができる。前記真空容器内でまずプラスチックフィルムの表面にプラズマ処理を施して表面に蒸着膜を付着しやすくする。次にグロー放電の下で溶融した金属をイオン化して、そのイオンをプラスチックフィルムの面に高エネルギーを保った状態で付着させる。従って金属薄膜のプラスチックフィルムへの密着性が良く強い付着力を有する金属膜を形成することができる。また連続的に成膜するので生産性が高く、薄膜付フィルムの製造コストが低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の薄膜形成装置構成を示す側断面図である。
【図２】本発明の第２実施例の薄膜形成装置構成を示す側断面図である。
【図３】本発明の第３実施例の薄膜形成装置構成を示す側断面図である。
【図４】本発明の第４実施例の薄膜形成装置構成を示す側断面図である。
【図５】（ａ）から（ｃ）は図２に示す第２の電極５ａのV-V断面図である。
【図６】第１の従来例のスパッタリング法を用いた薄膜形成装置を示す側断面図である。
【図７】第２の従来例のイオンプレーティング法を用いた薄膜形成装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  真空槽
２  供給ロール
３  巻取りロール
４  フィルム加熱部
５ａ  第２の電極
１７ａ  第１の電極
１７ｃ  第５の電極
１７ｄ  第４の電極
６ａ、６ｂ  高周波電源
７ａ、７ｂ  マッチングボックス
８ａ  蒸発源保持部
８ｂ  蒸発源
９ａ、９ｂ  ガス供給部
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  遮蔽板
１１ａ〜１１ｃ  ガイドロール
１１ｄ  第３の電極
１２ａ〜１２ｃ  真空ポンプ
５０  プラスチックフィルム
１４  フィルム室
１５ａ  成膜室
１５、１６  プラズマ処理室
１８ａ、１８ｂ  電圧可変直流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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