(57)【要約】【課題】プラスチックフィルムの両面に効率よく金属薄膜を成膜できるプラスチック成膜装置を提供する。【解決手段】成膜室にてプラスチックフィルムを電極部に密着し、プラズマ処理を用いてプラスチックフィルム面を粗化した後、不活性ガス雰囲気下で金属薄膜を形成するプラスチックフィルム成膜装置において、プラスチックフィルム２１を挟持するパレット２０と、そのパレット２０に挟持されたプラスチックフィルム２１を電極部１１に密着させる密着手段と、パレット２０を成膜室５に搬送し、パレット２０の裏表を反転させるための搬送回転機能を有する成膜室５に隣接するロードロック室とを備える。【選択図】  図１
2005213574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室にてプラスチックフィルムを電極部に密着し、プラズマ処理を用いて前記プラスチックフィルム面を粗化した後、不活性ガス雰囲気下で金属薄膜を形成するプラスチックフィルム成膜装置において、
前記プラスチックフィルムを挟持するパレットと、前記パレットに挟持された前記プラスチックフィルムを前記電極部に密着させる密着手段と、前記パレットを前記成膜室に搬送しパレットの裏表を反転させるための搬送回転機能を有する前記成膜室に隣接するロードロック室とを備えたことを特徴とするプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項２】
前記電極部は、前記プラスチックフルムを密着させる側に凸状のかまぼこ型であることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項３】
前記パレットは、中空矩形形状の一対の上下枠から成り、前記パレットの上下枠の間に前記プラスチックフィルムを挟持することを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項４】
前記プラスチックフィルムは矩形形状であって、
前記プラスチックフィルムを前記パレットの対向する1対の辺の上下の枠の間で挟持するとともに、当該対向方向にたるませて保持することを特徴とする請求項３に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項５】
前記プラスチックフィルムの片面に金属薄膜を成膜した後、当該プラスチックフィルムを挟持した前記パレットを前記ロードロック室に搬送して裏表を反転後、前記成膜室に搬送して他面に金属薄膜を成膜することを特徴とする請求項１に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項６】
前記密着手段は、前記電極部を支持するパレットホルダー支持部と、当該パレットホルダー支持部との間で挟んで前記パレットを支持するパレットホルダーとからなり、前記パレットホルダーが前記パレットの対向する1対の辺を前記パレットホルダー支持部の間で挟持し、前記パレットホルダー支持部と前記パレットホルダー間の間隙を調整して前記プラスチックフィルムを電極部に密着させることを特徴とする請求項４に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項７】
前記密着手段は、更に、前記パレットホルダーを前記パレットホルダー支持部の方に引き上げたり、押し下げるために、前記パレットホルダー支持部と前記パレットホルダーを連結するプッシャーを有することを特徴とする請求項６に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項８】
前記プッシャーは、バネを介して前記パレットホルダーとパレットホルダー支持部を連結することを特徴とする請求項７に記載のプラスチックフィルム成膜装置。
【請求項９】
成膜室にてプラスチックフィルムを電極部に密着し、プラズマ処理を用いて前記プラスチックフィルム面を粗化した後、不活性ガス雰囲気下で金属薄膜を形成するプラスチックフィルム成膜方法において、
前記プラスチックフィルムをパレットに挟持し、前記パレットに挟持された前記プラスチックフィルムを前記電極部に密着して当該プラスチックフィルムの一面に金属薄膜を形成後、前記成膜室に隣接するロードロック室に搬送して前記パレットの裏表を反転後、引き続き、前記成膜室へ搬送して他面に金属薄膜を形成することを特徴とするプラスチックフィルム成膜方法。
【請求項１０】
前記電極部は、前記プラスチックフルムを密着させる側に凸状のかまぼこ型であることを特徴とする請求項９に記載のプラスチックフィルム成膜方法。
【請求項１１】
前記プラスチックフィルムは矩形形状であって、
前記プラスチックフィルムを前記パレットの対向する1対の辺の上下の枠の間で挟持するとともに、当該対向方向にたるませて保持することを特徴とする請求項９に記載のプラスチックフィルム成膜方法。
【請求項１２】
前記密着手段は、前記電極部を支持するパレットホルダー支持部と、当該パレットホルダー支持部との間で挟んで前記パレットを支持するパレットホルダーとからなり、前記パレットホルダーが前記パレットの対向する1対の辺を前記パレットホルダー支持部の間で挟持し、前記パレットホルダー支持部と前記パレットホルダー間の間隙を調整して前記プラスチックフィルムを電極部に密着させることを特徴とする請求項１１に記載のプラスチックフィルム成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧ガス雰囲気中で、プラスチックフィルムの両面に金属薄膜を形成するプラスチックフィルム成膜装置及び成膜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、カソードスパッタリング法等によって形成されている。
【０００３】
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。
【０００４】
真空蒸着法と比較して、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４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ー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。真空チャンバー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。
【０００５】
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。
【０００６】
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５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。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図５に示すような従来例の構成では、高周波電圧を安定して供給させる為に、基材ホルダー１１５と支持部材１１４を密着させて固定する必要があり、簡単に取り外しができない為、基材１２８の取り付け作業は容易ではない。また、基材ホルダー１１５の表面形状はフラットである為、基材１２８の取り付けは、基材１２８の周囲をテープや固定治具等で支持するか、基材１２８と基材ホルダー１１５を接着シートで貼り付ける必要があり、作業性が良くない。このような基材支持方法で、プラスチックフィルムの両面に薄膜を形成させる為には、片側の成膜が終わった後、一度チャンバー１１０内を大気開放して、基材ホルダー１１５にプラスチックフィルムを反転させて取り付けなおし、同じプロセスによる成膜処理を行う必要がある為、プラスチックフィルムの両面成膜に要する時間が長くなり、その結果、スループットの低下につながっていた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、両面成膜フィルムを効率よく生産できる両面成膜処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来の課題を解決するために、本発明のプラスチックフィルム成膜装置は、成膜室にてプラスチックフィルムを電極部に密着し、プラズマ処理を用いて前記プラスチックフィルム面を粗化した後、不活性ガス雰囲気下で金属薄膜を形成するプラスチックフィルム成膜装置において、前記プラスチックフィルムを挟持するパレットと、前記パレットに挟持された前記プラスチックフィルムを前記電極部に密着させる密着手段と、前記パレットを前記成膜室に搬送し、パレットの裏表を反転させるための搬送回転機能を有する前記成膜室に隣接するロードロック室とを備えたことを特徴としたものである。
【００１０】
また、本発明のプラスチックフィルム成膜方法は、成膜室にてプラスチックフィルムを電極部に密着し、プラズマ処理を用いて前記プラスチックフィルム面を粗化した後、不活性ガス雰囲気下で金属薄膜を形成するプラスチックフィルム成膜方法において、前記プラスチックフィルムをパレットに挟持し、前記パレットに挟持された前記プラスチックフィルムを前記電極部に密着して当該プラスチックフィルムの一面に金属薄膜を形成後、前記成膜室に隣接するロードロック室に搬送して前記パレットの裏表を反転後、引き続き、前記成膜室へ搬送して他面に金属薄膜を形成することを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のプラスチックフィルム成膜装置及び成膜方法によれば、成膜処理を行うプラスチックフィルムを簡単に電極表面に取り付けることができ、プラスチックフィルム片面の成膜処理が終わった後、チャンバー内を大気開放することなく裏面も成膜処理を行うことができる為、チャンバー内の真空排気や、プラスチックフィルムの脱水処理等の時間を要する工程を再度行う必要がなく、プラスチックフィルムの両面に金属薄膜を効率よく形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明の両面成膜処理装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１（ａ）は、本発明におけるプラスチックフィルム成膜装置の構成を示したものである。
【００１４】
図１（ａ）において、本発明のプラスチックフィルム成膜装置は、ロードロック室１と、グランドＧに接続された成膜処理室５とで構成されたイオンプレーティング方式の成膜処理について説明する。なお、本発明のプラスチックフィルム成膜装置の構成は、この方式に限定するものではない。ここで、成膜処理として、イオンプレーティングの他、プラスチックフィルムの表面に真空蒸着、スパッタ等の物理的気相成長法で金属薄膜を形成させることができる。
【００１５】
ロードロック室１は、排気バルブ３を介して減圧および昇圧される。
【００１６】
ロードロック室１と成膜処理室５は、圧力隔壁となるゲートバルブ４を介して隣接し、プラスチックフィルム２１とそれを保持するパレット２０は、このゲートバルブ４の開口を通じてロードロック室１に設けられた搬送／回転ロボット２によりロードロック室１と成膜処理室５の間で搬送される。また、搬送／回転ロボット２は、パレット２０を反転させることが可能である。ロードロック室１に設けるパレット２０の搬送機構と回転機構は、別々に設けてもかまわない。
【００１７】
成膜処理室５は、排気バルブ６を介して減圧および昇圧される。排気バルブ６は成膜時に圧力調整が可能な圧力可変式バルブが好ましい。
【００１８】
ガス供給部１８は、成膜処理室５の外部に設けられているガス供給源（図示省略）から成膜処理室５の中に不活性ガスを供給する為のバルブである。不活性ガスは、ロードロック室１から搬送されるパレット２０に保持されるプラスチックフィルム２１のプラズマ処理に使用するものである。
【００１９】
直流電源８は正極がグランドＧに接続され、負極が成膜処理室５内に設けられた、蒸発物保持部７ａに接続されており、蒸発物保持部７ａにバイアス電圧を与える。蒸発物保持部７ａにはプラスチックフィルム表面に成膜する金属材料である蒸発物７ｂが載せられている。蒸発物保持部７ａには、加熱装置７ｃが設けられている。加熱装置７ｃ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。蒸発物７ａは加熱により溶融されプラスチックフィルム２１に金属薄膜として蒸着される。
【００２０】
電極１１は、パレット２０を保持する為のパレットホルダー１６を備えたパレットホルダー支持部１２に固定されている。パレットホルダー１６は、パレットホルダー支持部１２との間に設けたバネ１７ａ、１７ｂによって、パレット２０を電極１１へ引き付ける方向に引っ張られている。
【００２１】
電極１１のプラスチックフィルム２１を取り付ける表面形状は、下に凸方向に曲率を設けたかまぼこ形状であり、被成膜物であるプラスチックフィルム２１を、その曲率を有する電極１１に密着する方向に沿って引っ張り、保持することができる為、プラスチックフィルム２１と電極１１間のたわみを無くし、広い面積を隙間なく電極１１に密着させることが可能となる。
【００２２】
プラスチックフィルム２１を電極１１に密着させる密着手段は、パレットホルダー１６とパレットホルダー支持部１２とプッシャー１４ａ、１４ｂとバネ１７ａ、１７ｂより成る。そして、パレットホルダー１６をプッシャー１４ａ、１４ｂを引き上げ、バネ１７ａ、１７ｂを介してプラスチックフィルム２１が取り付けられたパレット２０を電極１１へ引き付けることにより弛みを無くすことができる。バネ１７ａ、１７ｂを介在さすことにより、適当な圧力を電極１１とプラスチックフィルム２１間に持たすことができる。図１には示していないが、バネは、パレットホルダー支持部１２の４隅に設けられている。もちろんパレットホルダー１６に対向するパレットホルダー支持部１２の部分に更にプッシャーとバネを追加してよい。
【００２３】
図１（ｂ）は電極１１の緩やかな曲率を有するかまぼこ形状を示すもので、凸部の突出量ａは、曲率を有する辺の直線長さＬに対して、ａ＝０.０１Ｌ〜０.１Ｌの範囲が好ましい。
【００２４】
このようにすることにより、プラスチックフィルム２１が広い面積、例えば５００ｍｍ×５００ｍｍ程度の大きさを有する場合でも電極１１との良好な密着性を得ることができる。
【００２５】
イオンプレーティング等のプラズマを利用した蒸着粒子の衝突エネルギーを増加させる成膜方式においては、電極表面のシース領域内に急激な電位勾配が生じている為、電極１１とプラスチックフィルム２１の隙間を低減させ密着させることにより、プラスチックフィルム２１表面への衝突エネルギーのばらつきを少なくすることができ、安定した密着性を持つ金属薄膜を形成させることができる。
【００２６】
成膜処理室５に設けたプッシャー１４ａ、１４ｂは、パレットホルダー１６を所定の位置まで押さえることで、パレット２０の搬送を可能にし、パレットホルダー１６への押さえを解除することで、パレット２０を電極１１に保持させることができる。即ち、パレットホルダー１６とパレットホルダー支持部１２の間を離し、その間隙にパレット２０を挿入する。
【００２７】
パレットホルダー支持部１２の上面には、支持軸１３が設けられ、成膜処理室５の外部に設けた回転機構部１５によって電極１１を回転させることができる。
【００２８】
電極１１を薄膜形成時に常に回転させることで、電極１１に保持されたプラスチックフィルム２１に均一な薄膜を形成させることが可能となる。
【００２９】
電極１１は、成膜処理室５の外部に設けられているコンデンサ等（図示せず）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９を経て高周波電源１０に接続されている。
【００３０】
図２はパレットとプラスチックフィルムの保持方法を示したものである。
【００３１】
プラスチックフィルム２１は、枠全体が絶縁性材料で形成されたパレット枠２０ａとパレット枠２０ｂに挟んで、ボルト２２ａ〜２２ｄで固定されるが、パレット枠２０ａ、２０ｂには、導電性材料を用いてもよい。
【００３２】
パレット枠２０ａ、２０ｂのプラスチックフィルム２１を挟み込む部分の表面は、プラスチックフィルム２１を滑りにくくする為に表面を粗くする、もしくは摩擦係数の高い材料、例えばシリコンゴム等をプラスチックフィルム２１とパレット枠２０ａ、２０ｂの間に入れて一緒に挟み込むことが好ましい。
【００３３】
プラスチックフィルム２１は、対向する二辺のみをパレット枠２０ａ、２０ｂに挟み込み、一方向にたるませて保持される。プラスチックフィルム２１をこのように保持することで、電極１１にパレット枠２０ａ、２０ｂを固定した時に、プラスチックフィルム２１が電極１１の形状に沿って引っ張ることができる為、プラスチックフィルム２１のたわみを低減し、広い面積を隙間なく電極１１に密着させることが可能となり、プラスチックフィルム２１に安定した密着性を持つ金属薄膜を形成させることができる。プラスチックフィルム２１は、電極１１の形状と取り付け位置にセットできる形状をしたフィルム固定治具１９を用いることで、パレット枠２０ａ、２０ｂに容易に保持させることができる。
【００３４】
以下に本発明のプラスチックフィルム成膜装置の動作を図１、図３を用いて説明する。
【００３５】
図３（ａ）〜（ｃ）は、プラスチックフィルム２１の電極への保持方法を示したものである。
【００３６】
パレット２０に保持されたプラスチックフィルム２１は、ロードロック室１に投入され、搬送／回転ロボット２に保持される。
【００３７】
パレット２０は、図３（ａ）に示すように、ロードロック室１内が、所定の圧力まで減圧されると、ゲートバルブ４を開けて、所定の圧力まで減圧されている成膜処理室５の電極１１の下方まで、搬送／回転ロボット２によって運ばれる。この時、パレットホルダー１６は、搬送されてくるパレット２０の位置よりも下に位置するように、プッシャー１４ａ、１４ｂによって押された状態になっている。
【００３８】
パレット２０がパレットホルダー１６上の所定の位置に運ばれてくると、図３（ｂ）に示すように、パレットホルダー１６は、プッシャー１４ａ、１４ｂの押し出し量を調整して、パレット２０に接する位置まで上昇し、パレット２０を保持する。搬送／回転ロボット２は、プラスチックフィルム２１を保持したパレット２０がパレットホルダー１６に保持された後、ロードロック室１に戻り、ゲートバルブ４を閉じて、成膜処理室５を密閉する。
【００３９】
パレットホルダー１６に保持されたパレット２０は、図３（ｃ）に示すように、プッシャー１４ａ、１４ｂの押さえを解除することで、電極１１に引き寄せられ、プラスチックフィルム２１は電極１１表面に密着して接触する。
【００４０】
電極１１に保持されたプラスチックフィルム２１には、成膜処理室５内で所定の成膜処理、例えば、成膜処理室５内の真空引き、赤外線ヒータ等の加熱装置（図示省略）によるプラスチックフィルム２１の脱水処理、プラスチックフィルム２１のプラズマ活性処理による表面改質、改質後のプラスチックフィルム２１上に所定の厚さの金属材料の成膜等が行われる。表面改質には、窒素ガス雰囲気中でプラズマ処理してプラスチックフィルム２１の表面に所定の粗化処理を行い、その後、不活性ガス雰囲気中のプラズマ放電下で、所定の厚さの金属薄膜を成膜する。
【００４１】
プラスチックフィルム２１の片面に所定の成膜処理が行われた後、パレット２０はパレットホルダー１６がプッシャー１４ａ、１４ｂに押されることで、電極１１から所定の位置まで離される。そして、ロードロック室１から搬入されてくる搬送／回転ロボット２に保持される。
【００４２】
搬送／回転ロボット２に保持されたパレット２０は、成膜処理室５からロードロック室１に搬送され、搬送／回転ロボット２に備えられた回転機構により表裏を反転する。
【００４３】
反転されたパレット２０は、前述と同じ方法で再び成膜処理室５内の電極１１に保持され、プラスチックフィルム２１の裏面に所定の成膜処理、例えば、プラスチックフィルム２１の表面改質、金属材料の成膜等の表面に施した同様の金属薄膜層の被覆処理が行われることで、プラスチックフィルム２１の両面に金属薄膜を形成させることができる。ここで、プラスチックフィルム２１は、減圧空間内で反転させる為、フィルムへの水分吸着がほとんどなく、時間のかかるロードロック室１、及び成膜処理室５内の真空排気、プラスチックフィルム２１の脱水処理の時間が大幅に軽減される。
【００４４】
以上のように、プラスチックフィルム２１を保持した状態でパレット２０を反転するためのロードロック室１を成膜処理室５に隣接して設けることにより、プラスチックフィルム２１の両面に金属薄膜を形成することを効率よく行うことができる。
【００４５】
また、プラスチックフィルム２１と電極１１との間の密着性をよくするために、電極１１を凸部を有するかまぼこ型として、パレット２０にたるんだ状態で取り付け、電極１１上にてパレットホルダー１１を引き上げて保持して良好な密着性を得ている。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明にかかるプラスチックフィルム成膜装置及び成膜方法は、チャンバー内を大気開放することなくプラスチックフィルムの両面に成膜処理することで、両面成膜されるプラスチックフィルムの生産効率を向上させるという効果を有し、プラスチックフィルムを用いたフレキシブルプリント基板の製造等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置の側断面図（ｂ）は本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置に用いられる電極形状を示す図
【図２】本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置に用いられるプラスチックフィルムとパレットの保持方法を示すための図
【図３】本発明の実施例１におけるプラスチックフィルム成膜装置における電極近傍のＶ-Ｖ断面をＸ方向から見た投影図
【図４】従来例のスパッタリング法を用いた金属薄膜形成装置の概略図
【図５】従来例のイオンプレーティング法を用いた金属薄膜形成装置の概略図
【符号の説明】
【００４８】
１  ロードロック室
２  搬送/回転ロボット
３  排気バルブ
４  ゲートバルブ
５  成膜処理室
６  排気バルブ
７ａ  蒸発源保持部
７ｂ  蒸発源
７Ｃ  加熱装置
８  電圧可変直流電源
９  マッチングボックス
１０  高周波電源
１１  電極
１２  パレットホルダー支持部
１３  支持軸
１４ａ、１４ｂ  プッシャー
１５  回転機構部
１６  パレットホルダー
１７ａ、１７ｂ  バネ
１８  ガス供給部
１９  フィルム固定治具
２０  パレット
２０ａ、２０ｂ  パレット枠
２１  プラスチックフィルム
２２Ａ〜２２Ｄ  ネジ
【図１】
2005213574.tif 000003
【図２】
2005213574.tif 000004
【図３】
2005213574.tif 000005
【図４】
2005213574.tif 000006
【図５】
2005213574.tif 000007