(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成装置であって、
第１室および第２室に分割された真空チャンバと、
前記第１室に設けられ、前記長尺基材を連続的に繰り出し巻き取ることにより前記長尺基材を前記第１室から前記第２室を経由して再び前記第１室に搬送する搬送手段と、
前記第１室内で前記搬送手段により搬送される前記長尺基材に対向するように設けられた第１のスパッタ電極と、
前記第１室内で前記第１のスパッタ電極に対向する前記長尺基板の部分および前記第１のスパッタ電極を取り囲むとともに、前記長尺基板が通過するスリットを有する第１の処理室と、
前記第１室内の排気を行う第１の排気手段と、
前記第１の処理室内に第１の気体を導入する第１の気体導入手段と、
前記第２室内に設けられ、前記長尺基材に薄膜を形成する薄膜形成手段と、
前記第２室内の排気を行う第２の排気手段と、
前記第２室内に第２の気体を導入する第２の気体導入手段と、
前記第１室内で前記搬送手段により搬送される前記長尺基材に対向するように設けられた第２のスパッタ電極と、
前記第１室内で前記第２のスパッタ電極に対向する前記長尺基板の部分および前記第２のスパッタ電極を取り囲むとともに、前記長尺基板が通過するスリットを有する第２の処理室と、
前記第２の処理室内に第３の気体を導入する第３の気体導入手段とを備え、
前記搬送手段は、
前記第１室内に設けられた第１のロールと、
前記第１室内に設けられた第２のロールと、
前記第２室内に面するように設けられた第３のロールとを含み、
前記第１のロールから連続的に繰り出される前記長尺基材が前記第３のロールの外周面に案内されて前記第２のロールにより連続的に巻き取られ、または前記第２のロールから連続的に繰り出される前記長尺基材が前記第３のロールの外周面に案内されて前記第１のロールにより連続的に巻き取られるように、前記第１のロール、前記第２のロールおよび前記第３のロールが駆動され、
前記第１のスパッタ電極は、前記第１のロールと前記第３のロールとの間で搬送される前記長尺基板の部分に対向するように配置され、
前記第２のスパッタ電極は、前記第２のロールと前記第３のロールとの間で搬送される前記長尺基板の部分に対向するように配置されたことを特徴とする真空薄膜形成装置。
【請求項２】
前記薄膜形成手段は、前記第２室で前記搬送手段により搬送される前記長尺基材に対向するように配置された少なくとも１つの第３のスパッタ電極を含むことを特徴とする請求項１記載の真空薄膜形成装置。
【請求項３】
前記第３のスパッタ電極は、マグネトロンスパッタ電極であることを特徴とする請求項２記載の真空薄膜形成装置。
【請求項４】
前記第２のスパッタ電極は、マグネトロンスパッタ電極であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空薄膜形成装置。
【請求項５】
前記第１のスパッタ電極は、マグネトロンスパッタ電極であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の真空薄膜形成装置。
【請求項６】
前記搬送手段は、前記長尺基材を双方向に搬送可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の真空薄膜形成装置。
【請求項７】
第１室および第２室に分割された真空チャンバ内で長尺基材を前記第１室から第２室を経由して再び前記第１室に搬送する間に、前記長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成方法であって、
前記真空チャンバは、
前記第１室内で搬送される前記長尺基材に対向するように設けられたスパッタ電極と、
前記第１室内で搬送される前記スパッタ電極に対向する前記長尺基板の部分および前記スパッタ電極を取り囲むとともに、前記長尺基板が通過するスリットを有する処理室とを備え、
前記真空薄膜形成方法は、
前記第１室内および第２室内の排気を行う工程と、
前記排気後に前記処理室内に第１の気体を導入する工程と、
前記排気後に前記第２室内に第２の気体を導入する工程と、
前記処理室内で搬送されている前記長尺基材に前記スパッタ電極により第１の薄膜を形成する工程と、
前記第２室内で搬送されている前記長尺基材の前記第１の薄膜上に第２の薄膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする真空薄膜形成方法。
【請求項８】
第１室および第２室に分割された真空チャンバ内で長尺基材を前記第１室から前記第２室を経由して再び前記第１室に搬送する間に、前記長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成方法であって、
前記真空チャンバは、
前記第１室内で搬送される前記長尺基材に対向するように設けられたスパッタ電極と、
前記第１室内で搬送される前記スパッタ電極に対向する前記長尺基板の部分および前記スパッタ電極を取り囲むとともに、前記長尺基板が通過するスリットを有する処理室とを備え、
前記真空薄膜形成方法は、
前記第１室内および第２室内の排気を行う工程と、
前記排気後に前記処理室内に第１の気体を導入する工程と、
前記排気後に前記第２室内に第２の気体を導入する工程と、
前記第２室内で搬送されている前記長尺基材に第１の薄膜を形成する工程と、
前記第２室を経由して前記処理室内で搬送されている前記長尺基材の前記第１の薄膜上に前記スパッタ電極により第２の薄膜を形成する工程とを備えたことを特徴とする真空薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中で長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成装置および真空薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空中で長尺有機基材に薄膜を形成する真空薄膜形成方法としては、長尺有機基材を連続的に成膜室に繰り出し、真空蒸着により薄膜を形成し、その後長尺有機基材を再び巻き取るという方法が一般的である。ここで用いられる長尺有機基材には、金属箔に有機重合体を形成したフィルムや高分子フィルム等がある。
【０００３】
図２は、このような真空薄膜形成方法で用いられる従来の真空薄膜形成装置の一構成例を示す概略図である。
【０００４】
図２に示す従来の真空薄膜形成装置５０において、真空チャンバ５１内に冷却ロール６９が設けられている。真空チャンバ５１の内部は、冷却ロール６９を中心に隔壁５６により収納室５７および成膜室５８に分割されている。隔壁５６は真空チャンバ５１の内部の隔壁から冷却ロール６９の近傍まで延びている。隔壁５６と冷却ロール６９との間には間隙が設けられており、後述する長尺有機基材５５は、隔壁５６と冷却ロール６９との間に設けられた間隙を通過する。収納室５７と成膜室５８とは、この隙間を除いて隔壁５６および冷却ロール６９で互いに遮蔽されている。
【０００５】
収納室５７内には、繰り出しロール５９、繰り出し側の案内ロール６０，６１，６２、巻き取り側の案内ロール６３，６４および巻き取りロール６５が設けられている。
【０００６】
繰り出しロール５９には長尺有機基材５５が巻き付けられたロールが装填されている。この長尺有機基材５５は、繰り出し側の案内ロール６０〜６２により冷却ロール６９の外周面に案内され、さらに巻き取り側の案内ロール６３，６４により案内され、巻き取りロール６５に巻き取られる。
【０００７】
案内ロール６０，６１の間には、長尺有機基材５５に対向するように、プラズマ用電極６６が配置されている。プラズマ用電極６６にはマッチング回路６７を介して高周波電源６８が接続されている。
【０００８】
成膜室５８内には、冷却ロール６９に対向するように３つのマグネトロンスパッタ電極７０，７１，７２が配置されている。マグネトロンスパッタ電極７０，７１，７２には、それぞれ直流電源７３，７４，７５が接続されている。これらのマグネトロンスパッタ電極７０〜７２には、それぞれ所定の材料からなるターゲットが配置される。
【０００９】
真空チャンバ５１の内部は排気ポンプ（図示せず）により真空状態に保たれる。
【００１０】
真空チャンバ５１内で長尺有機基材５５を繰り出しロール５９、巻き取りロール６５および冷却ロール６９によって一定速度で走行させる。繰り出しロール５９から繰り出された長尺有機基材５５は、案内ロール６０〜６２によって案内されて成膜室５８へ供給される。一方、マッチング回路６７を介して高周波電源６８からプラズマ用電極６６に高周波電圧が印加される。それにより、グロー放電が発生し、案内ロール６０と案内ロール６１との間に張り渡された長尺有機基材５５に対して、プラズマ処理が行われる。
【００１１】
プラズマ処理が行われた長尺有機基材５５は、案内ロール６２に案内されて冷却ロール６９に到達する。冷却ロール６９に達した長尺有機基材５５は、まず、マグネトロンスパッタ電極７０に対向する。直流電源７３から供給される直流電力に応じてマグネトロンスパッタ電極７０に配置されたターゲットがイオンによりスパッタされてターゲットの材料が長尺有機基材５５に蒸着される。長尺有機基材５５は冷却ロール６９の回転につれてマグネトロンスパッタ電極７１およびマグネトロンスパッタ電極７２に対向する位置に順次移動する。直流電源７４，７５からマグネトロンスパッタ電極７１，７２に供給される直流電力に応じて各マグネトロンスパッタ電極７１，７２の上に配置されたターゲットがイオンによりスパッタされてターゲットの材料が長尺有機基材５５に蒸着される。
【００１２】
このようにして、成膜室５８でマグネトロンスパッタ電極７１，７２，７３により薄膜が形成された長尺有機基材５５は、冷却ロール６９から案内ロール６３，６４に案内されて巻き取りロール６５に巻き取られる。
【００１３】
この真空薄膜形成装置においては、プラズマ用電極６６で発生されたグロー放電雰囲気中を長尺有機基材５５が通過することにより長尺有機基材５５の表面がプラズマ処理されるので、成膜室５８で蒸着される薄膜と長尺有機基材５５との密着性が改善される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の真空薄膜形成装置では、長尺有機基材５５が比較的密着性の改善しやすい有機材料で構成されている場合には、収納室５７内のプラズマ処理系５３のプラズマ用電極６６によるプラズマ処理と成膜室５８内のマグネトロンスパッタ電極７０〜７２による薄膜の形成とを同時に行うことができる。
【００１５】
しかし、例えば金属薄膜をポリイミド重合体の表面に形成する場合のように、強固な密着が得られにくい有機材料で長尺有機基材５５が構成されているときには、マグネトロンスパッタ電極７０〜７２による薄膜の形成速度に比べてプラズマ用電極６６によるプラズマ処理時間を長くする必要がある。そのため、マグネトロンスパッタ電極７０〜７２による薄膜形成時間とプラズマ用電極６６によるプラズマ処理時間との整合をとりにくくなる。したがって、プラズマ処理と金属薄膜の形成とが別々に行われている。
【００１６】
そこで、例えばプラズマ用電極６６によりプラズマを広範囲に発生させ長尺有機基材５５がプラズマ中を走行する距離を長くすることにより、収納室５７内での長尺有機基材５５の移動速度を遅くすることなく長尺有機基材５５のプラズマ処理時間を長くすることが考えられる。しかし、その場合、真空薄膜形成装置５０が大型化し高価なものになる。
【００１７】
逆に、蒸着速度を低くすることによりマグネトロンスパッタ電極７０〜７２による金属薄膜形成時間を長くすることも考えられる。しかし、この場合、生産性が低下して生産コストが増加する。
【００１８】
また、一般的な薄膜形成装置で長尺有機基材の一度の巻き取りにおいて多層膜を形成する場合には、複数の薄膜を形成するために、成膜室に、真空蒸着においては複数の蒸発源を用意する必要があり、スパッタ蒸着においては複数のターゲットを用意する必要がある。真空蒸着では、抵抗加熱または電子ビーム加熱等を行う複数の蒸発源を用いると装置が大型化して非常に高価なものになる。一方、スパッタ蒸着の場合は、例えば図２に示したようにスパッタ電極７０，７２およびターゲットを斜めに設置できるので、真空蒸着ほど装置を大型化しなくても多層膜の形成が可能になる。
【００１９】
しかしながら、従来の真空薄膜形成装置５０において、例えば金属酸化物層および金属層を含む多層膜を形成する場合に、長尺有機基材５５の一回の巻き取りにおいて両者をスパッタ蒸着すると以下のような不具合が発生する。例えばアルゴンガスの中で金属ターゲットおよび金属酸化物ターゲットを用いて同時に成膜を行う場合に、金属酸化物ターゲットについては高周波スパッタを行う必要がある。この場合の金属酸化物の蒸着速度は非常に遅いので生産性が悪くなる。
【００２０】
一方、金属ターゲットを用いて反応性スパッタで金属酸化物層を蒸着すると、金属酸化物の蒸着速度を向上することはできる。しかし、金属の蒸着はアルゴン雰囲気で行い、金属酸化物の蒸着時には雰囲気ガスに酸素ガスを添加する必要があるので、金属および金属酸化物を同時に成膜することはできなくなる。
【００２１】
本発明の目的は、長尺基材に高速かつ安価に薄膜を形成できる真空薄膜形成装置および真空薄膜形成方法を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係る真空薄膜形成装置は、長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成装置であって、第１室および第２室に分割された真空チャンバと、第１室に設けられ、長尺基材を連続的に繰り出し巻き取ることにより長尺基材を第１室から第２室を経由して再び第１室に搬送する搬送手段と、第１室内で搬送手段により搬送される長尺基材に対向するように設けられた第１のスパッタ電極と、第１室内で第１のスパッタ電極に対向する長尺基板の部分および第１のスパッタ電極を取り囲むとともに、長尺基板が通過するスリットを有する第１の処理室と、第１室内の排気を行う第１の排気手段と、第１の処理室内に第１の気体を導入する第１の気体導入手段と、第２室内に設けられ、長尺基材に薄膜を形成する薄膜形成手段と、第２室内の排気を行う第２の排気手段と、第２室内に第２の気体を導入する第２の気体導入手段と、第１室内で搬送手段により搬送される長尺基材に対向するように設けられた第２のスパッタ電極と、第１室内で第２のスパッタ電極に対向する長尺基板の部分および第２のスパッタ電極を取り囲むとともに、長尺基板が通過するスリットを有する第２の処理室と、第２の処理室内に第３の気体を導入する第３の気体導入手段とを備え、搬送手段は、第１室内に設けられた第１のロールと、第１室内に設けられた第２のロールと、第２室内に面するように設けられた第３のロールとを含み、第１のロールから連続的に繰り出される長尺基材が第３のロールの外周面に案内されて第２のロールにより連続的に巻き取られ、または第２のロールから連続的に繰り出される長尺基材が第３のロールの外周面に案内されて第１のロールにより連続的に巻き取られるように、第１のロール、第２のロールおよび第３のロールが駆動され、第１のスパッタ電極は、第１のロールと第３のロールとの間で搬送される長尺基板の部分に対向するように配置され、第２のスパッタ電極は、第２のロールと第３のロールとの間で搬送される長尺基板の部分に対向するように配置されたものである。
【００２３】
本発明に係る真空薄膜形成装置においては、搬送手段により第１室から第２室を経由して再び第１室に連続的に搬送される長尺基材に対し、長尺基材に対向する第１のスパッタ電極により、例えばプラズマ処理またはスパッタ蒸着などの処理を第１室で行い、プラズマ処理またはスパッタ蒸着などの処理がなされた長尺基材に第２室で薄膜が形成されるので、第１室で行うプラズマ処理またはスパッタ蒸着などの処理を第２室で通常行う薄膜形成に要する成膜時間と同等の時間で終わらせることができ、真空薄膜形成装置における成膜時間を短縮することができる。また、薄膜が形成される第２室ではなく、搬送手段が設けられた第１室に第１のスパッタ電極が配置されているので、装置を大型化する必要がなく真空薄膜形成装置を安価に提供することができる。
さらに、異なる雰囲気で行わなければならない処理、例えば窒素ガス中で行うプラズマ処理とアルゴンガス中で行う薄膜形成とを第１室と第２室とで別々に行うことができ、真空薄膜形成装置の用途が広がり真空薄膜形成装置の汎用性が向上する。また、搬送手段が搬送しているときに雰囲気の破壊をせずに異なる雰囲気中で行わなければならない処理を同時に行うことができ成膜時間を短縮することができる。
また、第１のスパッタ電極を用いて行う処理と第２室内の薄膜形成と第２のスパッタ電極を用いて行う処理とを互いに独立して形成される雰囲気中で行うことができ、異なる雰囲気中で行わなければならない処理を搬送手段が長尺基材を搬送しているときに同時に行うことができ成膜時間を短縮することができる。
【００２４】
また、薄膜形成手段は、第２室で搬送手段により搬送される長尺基材に対向するように配置された少なくとも１つの第３のスパッタ電極を含むことが好ましい。この場合、例えば第３のスパッタ電極を斜めに配置することができ、第２室での第３のスパッタ電極のレイアウトの自由度が大きく真空薄膜形成装置の小型化が容易になる。
【００２７】
また、第３のスパッタ電極は、マグネトロンスパッタ電極であることが好ましい。この場合、第３のスパッタ電極を用いて例えばプラズマ処理またはスパッタ蒸着などを行う場合、それらの処理の速度を向上することができる。
【００２８】
また、第２のスパッタ電極は、マグネトロンスパッタ電極であることが好ましい。この場合、第２のスパッタ電極を用いて薄膜を形成するのに要する成膜時間を短縮することができる。
【００３１】
また、第１のスパッタ電極はマグネトロンスパッタ電極であることが好ましい。この場合、第１のスパッタ電極によりプラズマ処理を行う場合には、プラズマ処理の速度を向上させ、第１のスパッタ電極により薄膜の形成を行う場合には薄膜の形成速度を向上させることができる。
【００３２】
また、搬送手段は長尺基材を双方向に搬送可能であることが好ましい。この場合、真空チャンバ内の雰囲気を破壊することなく長尺基材を第１室と第２室とで往復させることができ、一旦長尺基材に第２室で薄膜を形成した後、長尺基材を巻き取って再び第２室で薄膜を形成しなければならない場合または第２室を往復することによって薄膜を形成しなければならない場合などにおいて長尺基材を装填しなおす手間が省け成膜時間を短縮することができる。
【００３５】
第２の発明に係る真空薄膜形成方法は、第１室および第２室に分割された真空チャンバ内で長尺基材を第１室から第２室を経由して再び第１室に搬送する間に、長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成方法であって、真空チャンバは、第１室内で搬送される長尺基材に対向するように設けられたスパッタ電極と、第１室内で搬送されるスパッタ電極に対向する長尺基板の部分およびスパッタ電極を取り囲むとともに、長尺基板が通過するスリットを有する処理室とを備え、真空薄膜形成方法は、第１室内および第２室内の排気を行う工程と、排気後に処理室内に第１の気体を導入する工程と、排気後に第２室内に第２の気体を導入する工程と、処理室内で搬送されている長尺基材にスパッタ電極により第１の薄膜を形成する工程と、第２室内で搬送されている長尺基材の第１の薄膜上に第２の薄膜を形成する工程とを備えたものである。
【００３６】
本発明に係る真空薄膜形成方法においては、搬送されている長尺基材に対し、第１のスパッタ電極によりある雰囲気中で第１の薄膜が形成され、続いて第２室にて第１のスパッタ電極の雰囲気とは異なる雰囲気中で第２の薄膜が形成される。この場合、異なる雰囲気中で形成しなければならない第１および第２の薄膜を、搬送されている長尺基材に同時に成膜することができ、短い成膜時間で効率よく形成することができる。
さらに、異なる雰囲気で行わなければならない第１および第２の薄膜形成を第１室と第２室とで別々に行うことができ、真空薄膜形成装置の用途が広がり真空薄膜形成装置の汎用性が向上する。また、搬送手段が搬送しているときに雰囲気の破壊をせずに異なる雰囲気中で行わなければならない処理を同時に行うことができ成膜時間を短縮することができる。
【００３７】
第３の発明に係る真空薄膜形成方法は、第１室および第２室に分割された真空チャンバ内で長尺基材を第１室から第２室を経由して再び第１室に搬送する間に、長尺基材に薄膜を形成する真空薄膜形成方法であって、真空チャンバは、第１室内で搬送される長尺基材に対向するように設けられたスパッタ電極と、第１室内で搬送されるスパッタ電極に対向する長尺基板の部分およびスパッタ電極を取り囲むとともに、長尺基板が通過するスリットを有する処理室とを備え、真空薄膜形成方法は、第１室内および第２室内の排気を行う工程と、排気後に処理室内に第１の気体を導入する工程と、排気後に第２室内に第２の気体を導入する工程と、第２室内で搬送されている長尺基材に第１の薄膜を形成する工程と、第２室を経由して処理室内で搬送されている長尺基材の第１の薄膜上にスパッタ電極により第２の薄膜を形成する工程とを備えたものである。
【００３８】
本発明に係る真空薄膜形成方法においては、搬送されている長尺基材に対し、ある雰囲気が形成されている第２室で第１の薄膜が形成され、続いて第１のスパッタ電極により第２室の雰囲気とは異なる雰囲気中で第２の薄膜が形成される。この場合、異なる雰囲気中で形成しなければならない第１および第２の薄膜を含む多層膜を短い成膜時間で効率良く形成することができる。
さらに、異なる雰囲気で行わなければならない第１および第２の薄膜形成を第１室と第２室とで別々に行うことができ、真空薄膜形成装置の用途が広がり真空薄膜形成装置の汎用性が向上する。また、搬送手段が搬送しているときに雰囲気の破壊をせずに異なる雰囲気中で行わなければならない処理を同時に行うことができ成膜時間を短縮することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態における真空薄膜形成装置について説明する。図１は、一実施の形態における真空薄膜形成装置の一構成例を示す概略図である。
【００４０】
図１に示す真空薄膜形成装置１において、真空チャンバ２内に冷却ロール３０が設けられている。真空チャンバ２の内部は、冷却ロール３０を中心に隔壁１０により収納室１１および成膜室１２に分割されている。隔壁１０は、真空チャンバ２の内部の側壁から冷却ロール３０の近傍まで伸び、冷却ロール３０の外周面に対向するように下方に湾曲している。それにより、冷却ロール３０と隔壁１０との間に、後述する長尺有機基材９が通過する通路４１が形成される。収納室１１と成膜室１２とは、この通路４１を除いて隔壁１０および冷却ロール３０で互いに遮蔽されている。
【００４１】
収納室１１内には、繰り出しロール１５、繰り出し側の案内ロール１６，１７，１８、巻き取り側の案内ロール１９，２０，２１および巻き取りロール２２が設けられている。
【００４２】
案内ロール１６，１７間において真空チャンバ２内の一方の側壁に第１の処理室２３が設けられている。第１の処理室２３内にはマグネトロンスパッタ電極２５が配置されている。この第１の処理室２３の上面および下面には、長尺有機基材９が通過するスリット２３ａ，２３ｂが形成されている。
【００４３】
一方、案内ロール２０，２１間において真空チャンバ２内の他方の側壁に第２の処理室３７が設けられている。第２の処理室３７内にはマグネトロンスパッタ電極３９が配置されている。この第２の処理室３７の上面および下面には長尺有機基材９が通過するスリット３５ａ，３５ｂが形成されている。
【００４４】
繰り出しロール１５には、長尺有機基材９が巻き付けられたロールが装填されている。この長尺有機基材９は、まず案内ロール１６により案内され、第１の処理室２３のスリット２３ａ，２３ｂを通って案内ロール１７，１８により冷却ロール３０の外周面に案内され、さらに案内ロール１９，２０により案内され、第２の処理室３７のスリット３５ｂ，３５ａを通って案内ロール２１により案内され、巻き取りロール２２に巻き取られる。
【００４５】
収納室１１は、コンダクタンスバルブ１３を介して排気ポンプ（図示せず）に接続されている。このコンダクタンスバルブ１３により収納室１１内の排気量が調整される。また、第１の処理室２３にはガス導入系２４が接続されている。第１の処理室２３内のマグネトロンスパッタ電極２５には、マッチング回路２６を介して高周波電源２７が接続されるか、または直流電源２８が接続される。一方、第２の処理室３７にはガス導入系３８が接続されている。第２の処理室３７内のマグネトロンスパッタ電極３９には、直流電源４０が接続される。
【００４６】
成膜室１２内には、冷却ロール３０に対向するように３つのマグネトロンスパッタ電極３１，３２，３３が配置されている。マグネトロンスパッタ電極３１，３２，３３には、それぞれ直流電源３４，３５，３６が接続されている。
【００４７】
成膜室１２は、コンダクタンスバルブ１４を介して排気ポンプ（図示せず）に接続されている。このコンダクタンスバルブ１４により成膜室１２内の排気量が調整される。また、成膜室１２にはガス導入系２９が接続されている。
【００４８】
本実施の形態では、繰り出しロール１５、案内ロール１６〜２１、巻き取りロール２２および冷却ロール３０が搬送手段を構成し、マグネトロンスパッタ電極３１〜３３が薄膜形成手段を構成する。また、コンダクタンスバルブ１３および排気ポンプ（図示せず）が第１の排気手段を構成し、コンダクタンスバルブ１４および排気ポンプ（図示せず）が第２の排気手段を構成する。また、ガス導入系２４が第１の気体導入手段に相当し、ガス導入系２９が第２の気体導入手段に相当し、ガス導入系３８が第３の気体導入手段に相当する。
【００４９】
次に、図１に示した真空薄膜形成装置１を用いた真空薄膜の形成方法の第１の例について説明する。
【００５０】
真空薄膜形成方法の第１の例では、真空チャンバ２内で長尺有機基材９を繰り出しロール１５、冷却ロール３０および巻き取りロール２２によって所定の速度で走行させる。その走行中に、収納室１１内で、外部の処理室２３内のマグネトロンスパッタ電極２５によってプラズマ処理が行われる。また、プラズマ処理された長尺有機基材９に成膜室１２内でマグネトロンスパッタ電極３１〜３３により薄膜が形成される。このようにプラズマ処理をマグネトロンスパッタ電極２５で行うことにより薄膜形成を高速化できる。
【００５１】
上述の動作をさらに詳しく説明する。まず、真空チャンバ２に内部の長尺有機基材９が装填される。マグネトロンスパッタ電極２５には、マッチング回路２６および高周波電源２７が接続される。本例では、第１の処理室２３内のマグネトロンスパッタ電極２５上にスパッタされにくいターゲットが配置される。また、マグネトロンスパッタ電極３１〜３３上にはそれぞれターゲットが取り付けられる。本例では、第２の処理室３７内のマグネトロンスパッタ電極３９は使用しないものとする。
【００５２】
その後、真空チャンバ２が密閉され、真空チャンバ２の収納室１１および成膜室１２がそれぞれ排気ポンプ（図示せず）によって排気され、所定の真空度に設定される。ガス導入系２４から第１の処理室２３に第１のガスが導入される。ガス導入系２４から導入する第１のガスの流量が調整されるとともにコンダクタンスバルブ１３によって排気量が調整されて第１の処理室２３内の第１のガスの圧力が設定される。ガス導入系２９から第２のガスが成膜室１２に導入され、ガス導入系２９から導入する第２のガスの流量が調整されるとともにコンダクタンスバルブ１４によって排気量が調整され、成膜室１２内の第２のガスの圧力が設定される。通常、第１のガスは例えば窒素ガスであり、第２のガスは例えばアルゴンガスである。このとき、第１の処理室２３および成膜室１２に比べて収納室１１の圧力が低くなっているので、第１の処理室２３の雰囲気と成膜室１２の雰囲気とが互いに分離されている。
【００５３】
真空チャンバ２内の雰囲気が設定された後、長尺有機基材９は、一定速度で走行するように繰り出しロール１５、冷却ロール３０および巻き取りロール２２によって駆動される。
【００５４】
マグネトロンスパッタ電極２５には、高周波電源２７からマッチング回路２９を介して所定の周波数の高周波電力が供給される。それにより、第１の処理室２３内にグロー放電が発生し、繰り出しロール１５から繰り出されて案内ロール１６，１７間に達した長尺有機基材９がグロー放電雰囲気中を走行することになる。その結果、長尺有機基材９がプラズマ処理される。
【００５５】
その後、マグネトロンスパッタ電極２５によってプラズマ処理された長尺有機基材９は、冷却ロール３０に沿って成膜室１２内に送られる。成膜室１２では、マグネトロンスパッタ電極３１〜３３に取り付けられたターゲットがイオンによりスパッタされ、ターゲットの材料が長尺有機基材９に蒸着される。各ターゲットによる蒸着速度は、直流電源３４〜３６からマグネトロンスパッタ電極３１〜３３にそれぞれ供給される直流電力によって制御される。
【００５６】
長尺有機基材９は、成膜室１２内のマグネトロンスパッタ電極３１〜３３により薄膜が形成された後、第２の処理室３７を通って巻き取りロール２２により巻き取られる。
【００５７】
上記のような真空薄膜形成方法においては、収納室１１のマグネトロンスパッタ電極２５によりプラズマ処理された長尺有機基材９の表面が新たな汚染を受けることなく成膜室１２においてマグネトロンスパッタ電極３１〜３３により薄膜が形成されるので、薄膜と長尺有機基材９との密着信頼性を向上されることができる。
【００５８】
なお、長尺有機基材９をプラズマ処理する場合は、マグネトロンスパッタ電極２５に平板状のものを用いることが好ましい。平板状のものを用いると長尺有機基材の幅方向のプラズマの均一性が得られやすいからであり、なかでもプレーナマグネトロン型のカソード電極を用いることにより、イオンやラジカルの密度を高めることができ、プラズマ処理効率が向上する。
【００５９】
また、マグネトロンスパッタ電極２５にスパッタされにくいターゲットを取り付ける代わりに、マグネトロンスパッタ電極２５自体をスパッタされにくい材料で形成してもよい。
【００６０】
また、繰り出しロール１５、冷却ロール３０および巻き取りロール２２は、長尺有機基材９を双方向に駆動可能であってもよい。
【００６１】
次に、図１に示した真空薄膜形成装置１を用いた真空薄膜形成方法の第２の例について説明する。本例では、長尺有機基材９上に金属層および酸化金属層を含む多層膜を形成する。
【００６２】
上記の真空薄膜形成方法の第１の例ではマグネトロンスパッタ電極２５にマッチング回路２６および高周波電源２７を接続してプラズマ処理を行ったが、第２の例ではマグネトロンスパッタ電極２５，３９に直流電源２８，３８を接続して薄膜の形成を行う。
【００６３】
真空薄膜形成方法の第２の例では、第１および第２の処理室２３，３７内にガス導入系２４，２８によりアルゴンガスを導入し、成膜室１２内にはガス導入系２９によりアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスを導入する。真空チャンバ２内で長尺有機基材９を繰り出しロール１５、冷却ロール３０および巻き取りロール２２によって所定の速度で走行させる。その走行中に、収納室１２内の第１および第２の処理室２３，３７内のマグネトロンスパッタ電極２５，３９により金属層を形成するとともに成膜室１２内のマグネトロンスパッタ電極３１〜３３により反応性スパッタを行い、酸化金属層を形成する。
【００６４】
上述の動作をさらに詳しく説明する。まず、真空チャンバ２の内部に長尺有機基材９が装填される。マグネトロンスパッタ電極２５には、直流電源２８が接続される。本例では、第１の処理室２３内のマグネトロンスパッタ電極２５上、マグネトロンスパッタ電極３１〜３３上および第２の処理室３７内のマグネトロンスパッタ電極３９上には、それぞれターゲットが取り付けられる。
【００６５】
その後、真空チャンバ２が密閉され、真空チャンバ２の収納室１１および成膜室１２がそれぞれ排気ポンプ（図示せず）によって排気され、所定の真空度に設定される。そして、ガス導入系２４，３８から第１および第２の処理室２３，３７にそれぞれ第１および第２のガスが導入される。ガス導入系２４，３８から導入される第１および第２のガスの流量が調整されるとともにコンダクタンスバルブ１３によって排気量が調整されて第１および第２の処理室２３，３７内の第１および第２のガスの圧力が設定される。
【００６６】
また、ガス導入系２９から第３のガスが成膜室１２に導入され、ガス導入系２９から導入される第３のガスの流量が調整されるとともにコンダクタンスバルブ１４によって排気量が調整され、成膜室１２内の第３のガスの圧力が設定される。通常、第１のガスは例えば酸素が添加されていないガスであり、第３のガスは例えば酸素が添加されているガスである。このとき、第１および第２の処理室２３，３７および成膜室１２に比べて収納室１１の圧力は低くなっているので、第１の処理室２３の雰囲気と第２の処理室３７の雰囲気と成膜室１２の雰囲気とが互いに分離されている。
【００６７】
真空チャンバ２内の雰囲気が設定された後、長尺有機基材９は一定速度で走行するように繰り出しロール１５、冷却ロール３０および巻き取りロール２２によって駆動される。ただし、ここでは繰り出しロール１０、冷却ロール３０および巻き取りロール２２により長尺有機基材９を双方向に走行させることができるものとする。
【００６８】
マグネトロンスパッタ電極２５には、直流電源２８から直流電力が供給される。それにより、第１の処理室２３内でマグネトロンスパッタ電極２５に取り付けられたターゲットがイオンよりスパッタされ、ターゲットの材料が繰り出しロール１５から繰り出されて案内ロール１６，１７間に達した長尺有機基材９に蒸着される。それにより、長尺有機基材９上に第１の薄膜が形成される。
【００６９】
マグネトロンスパッタ電極２５により第１の薄膜が形成された長尺有機基材９は、冷却ロール３０に沿って成膜室１２内に送られる。成膜室１２では、マグネトロンスパッタ電極３１〜３３に取り付けられたターゲットがイオンによりスパッタされ、ターゲットの材料が長尺有機基材９の第１の薄膜上に蒸着される。それにより、長尺有機基材９の第１の薄膜上に第２の薄膜が形成される。
【００７０】
その後、冷却ロール３０から案内ロール１９，２０によって案内されて案内ロール２０，２１間に達した長尺有機基材９は、第２の処理室３７内でマグネトロンスパッタ電極３９に取り付けられたターゲットがイオンによりスパッタされ、ターゲットの材料が長尺有機基材９の第２の薄膜上に蒸着される。それにより、長尺有機基材９の第２の薄膜上に第３の薄膜が形成される。各ターゲットによる蒸着速度は、直流電源２８，３４〜３６，４０からマグネトロンスパッタ電極２５，３１〜３３，３９にそれぞれ供給される直流電力によって制御される。
【００７１】
第２の処理室３７で第３の薄膜が形成された長尺有機基材９は巻き取りロール２２により巻き取られる。
【００７２】
次に、長尺有機基材９は、一定速度で逆方向に走行するように、繰り出しロール１０を冷却ロール３０および巻き取りロール２２によって駆動される。
【００７３】
長尺有機基材９は巻き取りロール２２から繰り出されて、案内ロール２１，２０間の第２の処理室３７に達する。第２の処理室３７では、マグネトロンスパッタ電極３９に取り付けられたターゲットがイオンによりスパッタされ、ターゲットの材料が長尺有機基材９の第３の薄膜上に蒸着される。それにより、長尺有機基材９の第３の薄膜上に第４の薄膜が形成される。その後、マグネトロンスパッタ電極３９によって第４の薄膜が形成された長尺有機基材９は、冷却ロール３０に沿って成膜室１２内に送られる。成膜室１２では、マグネトロンスパッタ電極３１〜３３に取り付けられたターゲットがイオンによりスパッタされ、ターゲットの材料が長尺有機基材９の第４の薄膜上に蒸着される。それにより、長尺有機基材９の第４の薄膜上に第５の薄膜が形成される。
【００７４】
第５の薄膜が形成された後、長尺有機基材は案内ロール１８，１７に案内され案内ロール１７，１６間の第１の処理室２３に達する。第１の処理室２３内でマグネトロンスパッタ電極２５に取り付けられたターゲットがイオンによりスパッタされ、ターゲットの材料が長尺有機基材９の第５の薄膜上に蒸着される。それにより、長尺有機基材９の第１の薄膜上に第６の薄膜が形成される。なお、各ターゲットによる蒸着速度は直流電源２８，３４〜３６，４０からマグネトロンスパッタ電極２５，３１〜３３，３９にそれぞれ供給される直流電力によって制御される。
【００７５】
このように真空薄膜形成方法の第２の例においては、長尺有機基材９上に第１および第２の処理室２３，３９と成膜室１２とで金属層および酸化金属層を同時に形成することができ薄膜形成時間を短縮することができる。
【００７６】
なお、第２の例では、長尺有機基材９が繰り出しロール１５、冷却ロール３０および巻き取りロール２２によって双方向に駆動される場合を示したが、一方向にのみ駆動されてもよい。
【００７７】
また、第２の例では、第１の処理室２３および第２の処理室３９の両方で薄膜が形成される場合を示したが、いずれか一方で薄膜が形成されてもよい。
【００７８】
また、第２の例では、第１および第２の処理室２３，３９で同じ雰囲気を形成したが、互いに異なる雰囲気にして薄膜の形成を行ってもよい。
【００７９】
また、第２の例では、成膜室１２でスパッタ蒸着を行い、第１および第２の処理室２３，３９で通常のスパッタ蒸着を行ったが、第１および第２の処理室２３，３９ならびに成膜室１２の少なくとも１つで反応性スパッタ蒸着を行ってもよい。
【００８０】
【実施例】
［実施例１］
長尺有機基材９としてポリイミドフィルムを用いてポリイミドフィルム上にＣｒ（クロム）層とＣｕ（銅）層を有するフレキシブルプリント配線基板用の基材を作製する場合を説明する。
【００８１】
マグネトロンスパッタ電極２５のターゲットにはスパッタエッチングされにくいタングステンを取り付けた。また、マグネトロンスパッタ電極３１上にはＣｒターゲットを取り付け、マグネトロンスパッタ電極３２，３３上にはそれぞれＣｕターゲットを取り付けた。
【００８２】
排気系ポンプ（図示せず）で真空チャンバ２を１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、ガス導入系２４から窒素ガスを導入し、第１の処理室２３の内部でマグネトロンスパッタ電極２５近傍の窒素ガスの圧力を２×１０-1Ｐａに調整した。一方、ガス導入系２９からはアルゴンガスを導入し、成膜室１２でのアルゴンガスの圧力を４×１０-1Ｐａに調整した。
【００８３】
窒素ガスの圧力とアルゴンガスの圧力の調整はガス導入系２４，２９による各ガスの流量を調整するとともにコンダクタンスバルブ１３，１４により排気量を調整することにより行い、成膜室１２における窒素ガスの分圧を測定したところ３×１０-5Ｐａであり、クロムと銅の導電性に重大な影響を与えるレベルではなかった。
【００８４】
マグネトロンスパッタ電極２５には高周波電源２７から１３．５６ＭＨｚの高周波電力（電力密度は１．６Ｗ／ｃｍ2 ）を印加し、グロー放電により窒素プラズマを発生させた。
【００８５】
ポリイミドフィルムを２ｍ／分で走行させ、第１の処理室２３内で窒素プラズマによるプラズマ処理を行った後、成膜室１２内でマグネトロンスパッタ電極３１によりポリイミドフィルム１上に厚みが２０ｎｍのＣｒ層を成膜し、さらにマグネトロンスパッタ電極３２，３３によりその上に厚みが７０ｎｍのＣｕ層を成膜した。
【００８６】
その後、ポリイミドフィルムを巻き取りロール２２で巻き取った。
この場合、マグネトロンスパッタ電極３１には直流電力（電力密度は４．５Ｗ／ｃｍ2 ）を印加し、マグネトロンスパッタ電極３２，３３にはそれぞれ直流電力（電力密度は６．２Ｗ／ｃｍ2 ）を印加した。
【００８７】
このように作製した試料のＣｕ層上にさらにＣｕ（銅）を電気めっきし、ポリイミドフィルム上の銅層の厚さを合計で１０μｍとした後、金属層（Ｃｒ層）のポリイミドフィルムに対する密着力を９０°ピール剥離試験により測定した。この試料は、密着力が１．７ｋｇ／ｃｍであり、配線基板として使用するのに十分な密着力を有していた。
【００８８】
［実施例２］
長尺有機基材９としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムを用い、ＰＥＴフィルム上にＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物）、Ａｇ（銀）、ＩＴＯ、Ａｇ、ＩＴＯ、Ａｇ、ＩＴＯおよびＳｉＯ2 （二酸化シリコン）の計８層からなる膜を有する光学フィルムを形成する場合について説明する。
【００８９】
マグネトロンスパッタ電極２５，３９上にＡｇターゲットを取り付けた。また、マグネトロンスパッタ電極３１，３２上には５％のＳｎを含有したＩｎターゲットを取り付け、マグネトロンスパッタ電極３３上にはＳｉターゲットを取り付けた。
【００９０】
排気ポンプで真空チャンバ１を１．０×１０-3Ｐａまで排気した後、ガス導入系２４およびガス導入系３８からアルゴンガスを導入し、マグネトロンスパッタ電極２５およびマグネトロンスパッタ電極３９の周囲のアルゴンガスの圧力を４×１０-1Ｐａに調節した。一方、ガス導入系２９よりアルゴンガスと酸素ガスとの混合ガスを導入し、成膜室１２の混合ガスの圧力を４×１０-1Ｐａに調節した。ただし、酸素ガス流量は、成膜されるＩＴＯやＳｉＯ2 の蒸発量をモニタし、適正値になるよう流量が制御できるようになっている。
【００９１】
最初、繰り出しロール１５からＰＥＴフィルムを繰り出し、巻き取りロール２２でＰＥＴフィルムを巻き取りながら（正方向に巻き取りながら）１ｍ／分で走行させてマグネトロンスパッタ電極３１，３２により反応性スパッタで６０ｎｍの厚みのＩＴＯ層を成膜し、続いてマグネトロンスパッタ電極３９により１０ｎｍの厚みのＡｇ層を成膜した。この場合、マグネトロンスパッタ電極３１，３２に２．５Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加し、マグネトロンスパッタ電極３９に１Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加した。
【００９２】
次に、巻き取りロール２２からＰＥＴフィルムを繰り出し、繰り出しロール１５でＰＥＴフィルムを巻き取りながら（逆方向に巻き取りながら）１ｍ／分で走行させて、マグネトロンスパッタ電極３１，３２により反応性スパッタを行い、６０ｎｍの厚みのＩＴＯ層を成膜し、マグネトロンスパッタ電極２５により１０ｎｍの厚みのＡｇ層を成膜した。この場合、マグネトロンスパッタ電極３１，３２に２．５Ｗ／ｃｍ2 の電力を印加し、マグネトロンスパッタ電極２５に１Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加した。
【００９３】
同様にして、再度ＰＥＴフィルムを正方向に巻き取りながら、マグネトロンスパッタ電極３１，３２により反応性スパッタを行い、６０ｎｍの厚みのＩＴＯ層を成膜し、マグネトロンスパッタ電極３９により１０ｎｍの厚みのＡｇ層を成膜した。この場合、マグネトロンスパッタ電極３１，３２に２．５Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加し、マグネトロンスパッタ電極３９に１Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加した。その後、逆方向にＰＥＴフィルムを巻き取りながらマグネトロンスパッタ電極３１，３２により反応性スパッタを行い、６０ｎｍの厚みのＩＴＯ層を成膜した。この場合、マグネトロンスパッタ電極３１，３２に２．５Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加した。
【００９４】
最後に、正方向にＰＥＴフィルムを巻き取りながらマグネトロンスパッタ電極３３により反応性スパッタを行い、９０ｎｍの厚みのＳｉＯ2 を成膜した。この場合、マグネトロンスパッタ電極３３に９Ｗ／ｃｍ2 の直流電力を印加した。
【００９５】
以上のように、本発明の真空薄膜形成方法の第２の例により成膜すると、上記のような異なる雰囲気で成膜しなければならない層が交互に積層されてなる８層の膜はＰＥＴフィルムを２．５往復させることにより成膜することができる。それに比べ、図２に示した真空薄膜形成装置５０を用いた真空薄膜形成方法では、異なる雰囲気で成膜しなければならない層を交互に形成する場合、長尺有機基材を１方向に巻き取るごとに１層成膜することができるようになるため、全部の層を成膜するのに長尺有機基材を４往復させる必要がある。このように、本発明の真空薄膜形成方法の第２の例によれば、長尺有機基材９の１回の巻き取りの間に、金属と金属化合物（例えば金属酸化物および金属窒化物）とを同時に成膜することができるので、成膜処理時間を大幅に短縮することができる。
【００９６】
また、長尺有機基材としては、ポリイミドフィルムおよびＰＥＴフィルム以外にもポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、ポリエーテルサルフォン等の高分子フィルムおよびこれらの高分子フィルムの金属箔の積層体や、金属箔上に有機重合体の被膜が部分的に形成されたものなどが挙げられる。
【００９７】
なお、この実施例２では、２つのマグネトロンスパッタ電極３１，３２を用いてＩＴＯ層を形成したが、マグネトロンスパッタ電極３１，３２のどちらか一方を用いてＩＴＯ層を形成してもよい。
【００９８】
なお、上記実施の形態では、成膜室１２内にマグネトロンスパッタ電極を用いる場合について説明したが、マグネトロンスパッタ電極以外の交流または直流スパッタ電極を用いてもよい。
【００９９】
また、装置の小型化という点から成膜室１２内でスパッタ蒸着を行うことが好ましいが、スパッタ蒸着の代わりに真空蒸着などの他の蒸着方法を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空薄膜形成装置の一構成例を示す概略図である。
【図２】従来の真空薄膜形成装置の一構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
９  長尺有機基材
１０  隔壁
１１  収納室
１２  成膜室
１３，１４  コンダクタンスバルブ
１５  繰り出しロール
１６〜２１  案内ロール
２２  巻き取りロール
２４，２９，３８  ガス導入系
２５，３１〜３３，３９  マグネトロンスパッタ電極
３０  冷却ロール
【図１】
0004430165.tif 000002
【図２】
0004430165.tif 000003