(57)【要約】【課題】  同一の装置で同時に複数の表面処理を実施することができ、多機能化により小型で且つ低コストな巻取式複合真空表面処理装置を提供する。【解決手段】  真空容器１０内で回転するキャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に表面処理を施す装置であって、処理ゾーンをフィルム巻取巻出ロール１２ａ、１２ｂから分離する一対の第１遮蔽板１７と、処理ゾーン内を少なくとも２つの表面処理手段を含む複数の処理室Ａ、Ｂ、Ｃに区画する第２遮蔽板１８と、処理室Ａ、Ｂ、Ｃ毎に移動可能に配置されて１つの表面処理手段に対向するフィルム表面処理位置以外を覆うマスク板１９とを備え、マスク板１９を移動させることにより、処理室Ａ、Ｂ、Ｃ毎にフィルム処理位置に対向する表面処理手段を選ぶことができる。【選択図】      図３
2007182601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器全体を真空引きする真空ポンプを備えた略円筒状の真空容器内に、一対のフィルム巻取巻出ロールと、真空容器と軸中心をほぼ一致させた回転可能なキャンロールとを備え、フィルム巻取巻出ロール間で巻き出し又は巻き取られてキャンロールに沿って移動するフィルムに表面処理手段により表面処理を施す表面処理装置であって、
真空容器周壁にキャンロールに対向して固定された複数の表面処理手段と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器底板に固定され、表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロールから分離する一対の第１遮蔽板と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器底板に固定され、処理ゾーン内を少なくとも２つの表面処理手段を含む複数の処理室に区画する複数の第２遮蔽板と、各処理室毎にキャンロールの前に移動可能に配置され、１つの表面処理手段に対向するフィルム表面処理位置以外を覆うマスク板とを備えると共に、
該マスク板を移動させて各処理室内のフィルム処理位置を変えることにより、各処理室毎にフィルム処理位置に対向する表面処理手段を選ぶことができる巻取式複合真空表面処理装置。
【請求項２】
前記複数の第２遮蔽板によって各処理室がほぼ気密状態に遮蔽されると共に、各処理室は真空容器周壁にそれぞれ設置された処理室用真空ポンプを有し、各々の処理室において互いに異なる圧力やガス種の表面処理を行うことができることを特徴とする、請求項１に記載の巻取式複合真空表面処理装置。
【請求項３】
前記表面処理手段が、フィルム乾燥用のヒータ手段、フィルム前処理用のプラズマ発生手段、薄膜形成用のスパッタリング手段のいずれかであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の巻取式複合真空表面処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のいずれかの巻取式複合真空表面処理装置を用い、フィルムをキャンロールに沿って一方向に移動させながら、各処理室内でフィルム処理位置に対向する１つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うと共に、その表面処理の終了後に、マスク板を移動させることによって各処理室内のフィルム処理位置を変え、次にフィルムをキャンロールに沿って前記移動方向とは逆方向に移動させながら、各処理室内で変更後のフィルム処理位置に対向する１つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うことを特徴とするフィルムの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムに乾燥、前処理、薄膜形成などの各種の表面処理を施すことができる巻取式複合表面処理装置、並びにこの装置を用いてフィルムの表面処理を行う方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プラスチック等のフィルムを基材とし、その表面に薄膜を形成した機能性フィルムの開発が盛んに行われている。例えば、パッケージ分野では、フィルム表面にＳｉＯx、ＭｇＯ、ＡｌＯx等から選ばれた少なくとも１種の金属酸化物からなる薄膜を形成することによって、透明で且つ酸素や水蒸気等の気体遮断性を有する食品保存性に優れたガスバリヤーフィルムが提供されている。
【０００３】
また、エレクトロニクス分野においては、ディスプレイ用途として、ディスプレイ表面の反射を防止し、視認性を向上した反射防止フィルム等が広く使用されている。このフィルムは、ＴｉＯ２、ＺｒＯ、Ｎｂ２Ｏ５等の高屈折率層、Ａｌ２Ｏ３等の中屈折率層、ＳｉＯ２等の低屈折率層を積層した、異なる屈折率からなる多層薄膜をフィルム上に形成したものである。
【０００４】
また、液晶ディスプレイでは、画素の小型化が進むに伴って、それに接続されるフレキシブル回路基板は高精度のパターンが必須となり、同時に狭ピッチに伴う電気的な信頼性の確保が一層要望されている。そのため最近では、ポリイミドフィルム上にスパッタリングや蒸着等により下地としてニッケル、クロム等の異種の金属層を設け、その上に電解銅めっきを施すことによって、接着剤を用いずに高い接着力を有する銅ポリイミドフレキシブル基板が重要になってきている。
【０００５】
これらの機能性フィルムを製造する場合、基材となるフィルムに機能性を付与するため薄膜を形成する必要があるが、枚葉式では生産性や製造コストに劣るため、プラスチックフィルムを連続的に移動させながら薄膜を形成することが望ましい。そのための装置として、一般に、真空環境下でフィルムをロール間で移動させながら、連続的に薄膜形成を行う巻取式真空成膜装置が用いられている。
【０００６】
従来から使用されている最も基本的な巻取式真空成膜装置としては、特開２００２−６０９３１公報に記載された構造を有するものがある。即ち、図１に示すように、真空チャンバ１の内部にフィルム２の搬送手段と共に、薄膜形成手段（図示せず）を具備した薄膜形成部３が設置され、真空チャンバ１の内部は真空ポンプ等から構成される排気系４により高真空まで排気される。巻出ロール５から連続的に送り出されたフィルム２は、巻取ロール６で巻き取られる間に、１つの成膜ドラム７上において薄膜形成部２により成膜されるようになっている。
【０００７】
上記の薄膜形成手段については、物理的成膜法として真空蒸着法、スパッタリング法等があり、化学的成膜法として化学的気相成長法（ＣＶＤ）等が用いられている。真空蒸着法は、抵抗加熱や電子銃照射により成膜材料を加熱蒸発させ、基材上に薄膜を形成する方法である。蒸着の際に、薄膜の密着性、緻密化を目的として、蒸発源と基材の間にプラズマを形成させるプラズマアシスト蒸着法も知られている。尚、プラズマの形成は、真空成膜装置内に設置した放電用の電極に直流又は交流の電圧を印加したり、導波管を用いてマイクロ波を任意の場所に照射したりすることによって形成することができる。
【０００８】
また、スパッタリング法は、成膜材料をプレート状に成形したターゲットを用い、このターゲットを放電用電極として上記プラズマ発生方法を用いて基材とターゲットの間にプラズマを発生させ、電位勾配を用いてターゲット表面にイオンを照射衝突させることによって、ターゲット物質を叩き出して基材上にターゲット物質の薄膜を形成する方法である。更に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）は、基材近傍に無機又は有機若しくはこれらの混合物を原料ガスとして気化導入し、加熱やプラズマを用いて化学反応させることによって、基材上に薄膜を形成する方法である。プラズマを用いた場合、スパッタリングと同様の装置構成を用いることも可能である。
【０００９】
上記の薄膜形成手段のいずれにおいても、成膜の際にプラズマを用いることによって薄膜の密着性や緻密化に効果があることが確認されている。従って、プラズマを用いる薄膜形成手段は、ガスバリヤーフィルムでは気体遮断性の向上等に、反射防止フィルムでは光学特性の改善等に、また銅ポリイミドフレキシブル基板では銅層との密着性の向上等に対し、有効な方法として実用化されている。
【００１０】
しかし、図１に示すような巻取式真空成膜装置では、単層の薄膜の形成は簡単であるが、複数の薄膜を積層する場合には、フィルムの走行方向に沿って複数の薄膜形成手段を配置するか、若しくはフィルムを往復して走行可能にし、積層に必要な回数に応じて複数の薄膜形成手段を通過させることが必要となる。
【００１１】
このような薄膜の積層形成に用いる巻取式真空成膜装置として、特開２００３−１７８４３６公報には、図２に示すように、真空チャンバ１の内部に複数の温度制御可能な成膜ドラム７ａ、７ｂを配置した成膜装置が記載されている。この成膜装置によれば、巻出ロール５から送り出されて巻取ロール６で巻き取られるフィルム２は、複数の成膜ドラム７ａ、７ｂを通過する間に、各成膜ドラム７ａ、７ｂの円周面に対向して設けた複数のカソード組立体８により、フィルム２上に異なる材質の薄膜を順次低温で成膜することができる。
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−６０９３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１７８４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記した従来の巻取式真空表面処理装置の場合、１つの装置で同時に複数の表面処理を行うことは難しかった。例えば、各種の表面処理手段を装置内の成膜ドラムの周辺各所に連続して接するように配置し、複数の処理を異なったフィルム処理位置において実施しようとすると、装置が大型化するだけでなく、フィルムにしわが発生したり、品質が低下したりする問題があった。そのため、フィルムに複数の表面処理を実施するためには、異なる処理装置を用いる必要があった。しかし、異なる処理装置を用いる方法では、処理工数やコストの増加を招くと同時に、装置間を移送する間にフィルムが大気に触れるため、形成した薄膜にピンホールが発生したり密着性が低下したりしやすいという問題があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、同一の装置で同時に複数の表面処理を実施することができるうえ、形成された薄膜にピンホールの発生や密着性の低下などの欠陥が発生したり、フィルムにしわが発生したりすることがなく、しかも多機能化により小型で且つ低コストな巻取式複合真空表面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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明が提供する巻取式複合真空表面処理装置は、真空容器全体を真空引きする真空ポンプを備えた略円筒状の真空容器内に、一対のフィルム巻取巻出ロールと、真空容器と軸中心をほぼ一致させた回転可能なキャンロールとを備え、フィルム巻取巻出ロール間で巻き出し又は巻き取られてキャンロールに沿って移動するフィルムに表面処理手段により表面処理を施す表面処理装置であって、
真空容器周壁にキャンロールに対向して固定された複数の表面処理手段と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器底板に固定され、表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロールから分離する一対の第１遮蔽板と、真空容器周壁とキャンロールの間をほぼ遮蔽するように真空容器底板に固定され、処理ゾーン内を少なくとも２つの表面処理手段を含む複数の処理室に区画する複数の第２遮蔽板と、各処理室毎にキャンロールの前に移動可能に配置され、１つの表面処理手段に対向するフィルム表面処理位置以外を覆うマスク板とを備えると共に、
該マスク板を移動させて各処理室内のフィルム処理位置を変えることにより、各処理室毎にフィルム処理位置に対向する表面処理手段を選ぶことができることを特徴とするものである。
【００１６】
上記本発明の巻取式複合真空表面処理装置においては、前記複数の第２遮蔽板によって各処理室がほぼ気密状態に遮蔽されると共に、各処理室は真空容器周壁にそれぞれ設置された処理室用真空ポンプを有し、各々の処理室において互いに異なる圧力やガス種の表面処理を行うことができる。また、前記表面処理手段は、フィルム乾燥用のヒータ手段、フィルム前処理用のプラズマ発生手段、薄膜形成用のスパッタリング手段のいずれかであることが好ましい。
【００１７】
本発明は、また、上記した本発明の巻取式複合真空表面処理装置を用い、フィルムをキャンロールに沿って一方向に移動させながら、各処理室内でフィルム処理位置に対向する１つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うと共に、その表面処理の終了後に、マスク板を移動させることによって各処理室内のフィルム処理位置を変え、次にフィルムをキャンロールに沿って前記移動方向とは逆方向に移動させながら、各処理室内で変更後のフィルム処理位置に対向する１つの表面処理手段によりフィルムの表面処理を行うことを特徴とするフィルムの表面処理方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、装置の多機能化によって、同一の装置で同時に複数の表面処理を実施することができ、比較的小型で低コストの巻取式複合真空表面処理装置を提供することができる。また、同一装置内で複数の表面処理を完結でき、処理途中のフィルムを他の装置に付け替える必要がなくなるため、処理工程が短縮され且つ処理コストを低く抑えることが可能となるだけでなく、大気中に曝されることがなくなり、薄膜にピンホールの発生や密着性の低下などの欠陥が発生する等の品質の低下を招くことがない。
【００１９】
更に、区画された各処理室をほぼ気密状態に遮蔽し、それぞれの処理室に処理室用真空ポンプを設置すれば、各処理室を差動排気することが可能となり、各々の処理室において異なる圧力やガス種の処理条件を選択して、より一層多様な表面処理を行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の巻取式複合真空表面処理装置及びそれを用いたフィルムの処理法を、図面を用いて詳しく説明する。本発明の表面処理装置は、例えば、図３〜４に示すように、装置全体用の真空ポンプ（図示せず）を備えた略円筒状の真空容器１０の内部に、一対のフィルム巻取巻出ロール１１ａ、１１ｂと、真空容器１０と軸中心をほぼ一致させて回転可能に設けたフィルム搬送用のキャンロール１２とを備えている。フィルム１３は、例えば、キャンロール１２の回転に合わせて片方のフィルム巻取巻出ロール１１ａから巻き出されて他方のフィルム巻取巻出ロール１１ｂに巻き取られる間に、回転するキャンロール１２に沿って移動しながら表面処理が施されるようになっている。また、キャンロール１２は、その表面温度を制御できるように、内部にヒータや温水又は冷媒などによる加熱冷却手段を備えていることが好ましい。
【００２１】
真空容器１０は略円筒状であって、真空容器周壁１０ａと、真空容器底板１０ｂと、真空容器天板（図示せず）とからなる。この真空容器１０の真空容器周壁１０ａには、キャンロール１２に対向して、複数の表面処理手段が固定して取り付けてある。表面処理手段としては、例えば、フィルム乾燥用のヒータ手段１４ａ、フィルム前処理用のプラズマ発生手段１５ｂ、１５ｃ、薄膜形成用のスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃなどがある。
【００２２】
これら複数の表面処理手段が配置された処理ゾーンを一対のフィルム巻取巻出ロール１１ａ、１１ｂから分離するために、一対の第１遮蔽板１７が真空容器底板１０ｂに固定され、真空容器周壁１０ａとキャンロール１２の間をほぼ気密状態に遮蔽している。更に、複数の表面処理手段が配置された処理ゾーン内には、真空容器底板１０ｂに固定され、真空容器周壁１０ａとキャンロール１２の間をほぼ気密状態に遮蔽している２つの第２遮蔽板１８が配置されている。これら一対の第１遮蔽板１７と２つの第２遮蔽板１８により、処理ゾーンは３つの処理室Ａ、Ｂ、Ｃに区画されている。上記の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内には、それぞれ２つの表面処理手段、例えば、処理室Ａにはスパッタリング手段１６ａとヒータ手段１４ａが含まれている。
【００２３】
また、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃには、表面処理手段に対向するフィルム表面処理位置以外を覆うマスク板１９が、それぞれキャンロール１２の前に一つずつ配置されている。これらのマスク板１９は、例えば、図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図である図５に示すように、キャンロール１２の底面側と対面する駆動板１９ｂに接続され、この駆動板１９ｂをキャンロール１２の回転軸１２ａと同軸の軸部１９ａに連結して、軸部１９ａを駆動用動力機器で駆動することにより、キャンロール１２に沿って移動可能に保持されている。また、マスク板１９が真空状態を保持したまま移動できるように、キャンロール１２の回転軸１２ａとマスク板１９の軸部１９ａの間、及びマスク板１９の軸部１９ａと真空容器１０の底板１０ｂの間は、それぞれシール部材で気密シールされている。尚、図５の１０ｃは真空容器天板である。
【００２４】
上記本発明の表面処理装置では、フィルム処理位置以外を覆うマスク板を移動させることで、各処理室毎にフィルム処理位置を変え、そのフィルム処理位置に対向する表面処理手段を選ぶことができる。例えば、図３の状態の処理室Ａでは、キャンロール１２のスパッタリング手段１６ａに対向する位置はマスク板１９で覆われているが、ヒータ手段１４ａに対向する位置はマスク板１９で覆われていないので、そのマスク板１９で覆われていないフィルム処理位置においてヒータ手段１４ａによるフィルム１３の乾燥処理のみを行うことができる。同様に、図３の状態の処理室Ｂでは、キャンロール１２のスパッタリング手段１６ｂに対向する位置はマスク板１９で覆われているが、プラズマ発生手段１５ｂに対向する位置はマスク板１９で覆われていないので、そのフィルム処理位置においてプラズマ発生手段１５ｂによるフィルム１０のプラズマ表面処理のみが行われる。
【００２５】
上記本発明の表面処理装置において、フィルム処理位置以外を覆うマスク板を移動させる他の方法を、図６〜７により説明する。この装置において、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃには、上記図３と同様に、表面処理手段に対向するフィルム表面処理位置以外を覆うためのマスク板１９が、それぞれキャンロール１２の前に配置されている。これらのマスク板１９はキャンロール１２の各処理室内における部分に沿った板状であって、フィルム表面処理位置に合わせたマスク開口部２４が一部に形成されると共に、図６のＹ−Ｙ線に沿う断面図である図７に示すように、マスク板１９の両側端部にそれぞれ帯状ギア部２３が設けてある。一方、ギア歯車部２１は、上記マスク板１９の帯状ギア部２３に噛み合って駆動するものであり、少なくとも一対の第１遮蔽板１７並びに２つの第２遮蔽板１８の付近に配置されている。また、各ギア歯車部２１は、それぞれ真空容器底板１０ｂに支持された回転可能なギア駆動軸２２に固定され、且つマスク板１９の幅に合わせてギア駆動軸２２の両側端部２箇所に配置されている。尚、ギア駆動軸２２は真空容器底板１０ｂに真空状態を保持したまま駆動可能に支持されている。
【００２６】
上記図６〜７の装置において、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃのマスク板１９は、その帯状ギア部２３に噛み合った複数のギア歯車部２１で支持されている。尚、一般に表面処理装置は、少なくとも図６〜７の場合は必ず、キャンロール１２の中心軸を水平方向に配置して設置される。マスク板１９は各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに独立していても、各処理室全体で連続した形状でもよいが、連続形状の一つのマスク板とすれば支持が容易である。また、上記マスク板１９は、ギア歯車部２１の回転駆動により、その回転が帯状ギア部２３に伝達され、キャンロール１２に沿って移動することができる。従って、マスク板１９を移動させることでマスク開口部２４の位置を変え、各処理室毎にカスク開口部２４の位置にフィルム処理位置を変えることができる。この場合、第１遮蔽板１７及び第２遮蔽板１８とキャンロール１２の間に、マスク板１９が通過する隙間を設ける必要がある。尚、ギア駆動軸２２は、図７に示すように真空容器１０の外に引き出して駆動用動力機器に接続される。しかし、マスク板１９が上記のごとく一つの連続形状の場合や、例えば図５に示すように駆動板１９ｂで連結されている場合には、駆動用動力機器に接続するギア駆動軸２２は１つであってもよい。
【００２７】
上記した本発明の表面処理装置を用いることによって、同一ガス種及び同一圧力下で可能な処理であれば、真空容器内を１方向にフィルムを連続的に搬送させながら、処理ゾーン内の各処理室においてマスク板を移動させると共に複数の表面処理手段の１つを用いることによって、複数の処理室で異なる処理を同時に実施したり、複数の処理室で同じ処理を同時に実施したりすることができる。
【００２８】
例えば、図３の状態において、処理ゾーン内の各処理室でのフィルム処理位置には、処理室Ａではヒータ手段１４ａが、処理室Ｂではプラズマ発生手段１５ｂが、及び処理室Ｃではプラズマ発生手段１５ｃが、それぞれ対向している。従って、真空容器１０内又はその処理ゾーン内を同一ガス種及び同一圧力とし、片方のフィルム巻取巻出ロール１１ａから巻き出されたフィルム１３を他方のフィルム巻取巻出ロール１１ｂに巻き取る間に、キャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に対して、処理室Ａではヒータ手段１４ａによる乾燥処理を行い、処理室ＢとＣではプラズマ発生手段１５ｂ、１５ｃによりプラズマでフィルム表面を前処理することができる。その際、真空容器１０内は、例えば真空容器底板１０ｂに接続された全体用真空ポンプによって排気し、更にプラズマ処理用のガスを供給して所定の圧力に保持することができる。
【００２９】
上記の表面処理が１巻のフィルムロールに対して終了した後、各マスク板１９を時計回りに移動させて、図４の状態にする。マスク板１９の移動により、各処理室でのフィルム処理位置が変化し、処理室Ａ、Ｂ、Ｃのフィルム処理位置はそれぞれスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃに対向するようになる。従って、上記表面処理の済んだフィルム１３を逆方向に、即ちフィルム巻取巻出ロール１１ｂからフィルム巻取巻出ロール１１ａに向かって移動させながら、処理室Ａ、Ｂ、Ｃのスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより、フィルム１３に薄膜を形成することができる。その際、真空容器１０内は全体用真空ポンプによって排気し、更にスパッタリング用のアルゴンガスなどを供給して所定の圧力に保持することができる。
【００３０】
このように、本発明によれば、複数の異なる表面処理手段を備えた１つの表面処理装置を用いて、フィルムに同時に複数の箇所で同一の又は異なる表面処理を施すことができる。従って、複雑なプロセスの複合処理が可能であり、また同一種の薄膜形成を行う場合であっても、１つのカソードのターゲットが消耗しても別のターゲットを用いて成膜することができるなど、長時間処理あるいは厚膜化処理を実施することができる。
【００３１】
また、本発明の他の表面処理装置は、例えば図８〜９に示すように、２枚の第２遮蔽板１８によって各処理室Ａ、Ｂ、Ｃを区画すると同時にほぼ気密状態に遮蔽し、且つ真空容器周壁１０ａの各処理室Ａ、Ｂ、Ｃの部分には処理室用真空ポンプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃをそれぞれ設置してある。また、真空容器１０内の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ以外の部分を真空排気するため、全体用真空ポンプ（図示せず）が真空容器底板１０ｂに設置してある。尚、図８〜９の表面処理装置は、特に言及しない部分は図３〜４の装置と同じであり、同一部分には図３〜４と同一の符号を付してある。また、マスク板の移動についても、図３〜５の方法を図示してあるが、図６〜７による方法を用いることもできる。
【００３２】
この図８〜９の表面処理装置によれば、第２遮蔽板１８によりほぼ気密状態に区画された各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに、処理室用真空ポンプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃをそれぞれ有しているので、これらの処理室用真空ポンプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより差動排気を行い、各々の処理室Ａ、Ｂ、Ｃにおいて異なる圧力や異なるガス種を選択して更に複雑な表面処理を行うことが可能である。また、例えば真空容器底板１０ｂに設置してある全体用真空ポンプを用いて、真空容器１０内の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ以外の部分、即ち一対の第１遮蔽板１７で区画された処理ゾーン以外を真空排気すると同時に、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内の異なるガス種が混合しないようにすることができる。
【００３３】
例えば、図８の状態においては、片方のフィルム巻取巻出ロール１１ａから他方のフィルム巻取巻出ロール１１ｂに向かうフィルム１３がキャンロール１２に沿って移動する間に、処理室Ａでは真空雰囲気中でヒータ手段１４ａによる乾燥処理を行い、処理室ＢとＣではプラズマ処理用のガス雰囲気中でプラズマ発生手段１５ｂ、１５ｃにより、プラズマでのフィルム表面の前処理を行うことができる。また、上記処理の後に、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃのマスク板１９を移動させた図９の状態では、例えば各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとにアルゴンなどの雰囲気をそれぞれ一定圧力に保持して、フィルム１３を図８の場合と逆方向に移動させながら、処理室Ａ、Ｂ、Ｃでスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃにより薄膜形成を行うことができる。
【００３４】
このようにして、図８〜９に示す複数の異なる表面処理手段と複数の処理室用真空ポンプを備えた本発明の表面処理装置によれば、同一の装置でフィルムに同時に複数の箇所で同一又は異なる表面処理を施すことができるだけでなく、各処理室ごとに別々のガス種あるいは別々の圧力下で表面処理を行うことができるため、例えば図３〜４の装置に比べて更に各種の表面処理を重ね合わせて処理することが可能となる。
【実施例】
【００３５】
［実施例１］
図３〜４の巻取式複合真空表面処理装置において、内部に加熱冷却手段を備えたキャンロール１２に対向する各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに、処理室Ａにはスパッタリング手段１６ａとヒータ手段１４ａを、処理室Ｂにはスパッタリング手段１６ｂとプラズマ発生手段１５ｂを、及び処理室Ｃにはスパッタリング手段１６ｃとプラズマ発生手段１５ｃを、それぞれ取り付けた。また、スパッタリング手段１６ａと１６ｂには共にＣｕのスパッタリングターゲットを、スパッタリング手段１６ｃにはＣｒのスパッタリングターゲットを装着した。
【００３６】
まず、図３の状態において、真空容器１０の片方の巻取巻出ロール１１ａに長さ１０００ｍ、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを装着し、真空容器１０の内部を真空容器底板１０ｂに設置した全体用真空ポンプ（図示せず）により真空排気した後、Ｏ２ガスを導入して真空容器１０の内部を６.７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）に保持した。次に、キャンロール１２の回転に合わせて片方の巻取巻出ロール１１ａから毎分１０ｍの速さで巻き出したフィルム１３を他方の巻取巻出ロール１１ｂに巻き取りながら、キャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃでそれぞれ表面処理を施した。尚、キャンロール１２の表面温度は５０℃に制御した。
【００３７】
即ち、処理室Ａでは、ヒータ手段１４ａに電力を供給して１５０℃の温度に保持することにより、フィルム１３を加熱して乾燥処理した。また、処理室ＢとＣでは、プラズマ発生手段１５ｂ、１５ｃの各プラズマ電極に高周波電源から３ｋＷの電力を供給してプラズマ放電を発生させることにより、フィルム１３の表面を活性化ないし粗面化する前処理を行った。これらの表面処理を連続して約１００分間実施して、１巻のポリイミドフィルムの処理を終えた。
【００３８】
その後、真空容器１０の真空状態を破ることなく各マスク板１９を移動させることにより、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内のフィルム処理位置を変えて、図４の状態とした。図４の状態で、真空容器１０の内部を全体用真空ポンプで真空排気した後、アルゴンガスを導入して真空容器１０の内部を２.７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）の圧力に保持した。尚、キャンロール１２の表面温度は−１０℃に制御した。この状態で、巻取巻出ロール１１ｂに巻き取られている上記処理済みのポリイミドフィルムを、キャンロール１２の回転に合わせて巻取巻出ロール１２ａに毎分５ｍの速さで搬送しながら、キャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃで薄膜を形成した。
【００３９】
即ち、処理室Ａ、Ｂ、Ｃの各スパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃに電力を供給し、スパッタリングターゲットからターゲット物質を叩き出して、フィルム１３上にターゲット物質の薄膜を形成した。具体的には、約２００分間の成膜処理により、処理室Ｃではスパッタリング手段１６ｃにより厚さ約２０ｎｍのＣｒの薄膜を、処理室ＢとＡではスパッタリング手段１６ｂと１６ａにより合計厚さ約２００ｎｍのＣｕの薄膜を、この順に積層して形成した。
【００４０】
尚、上記の表面処理を終了したポリイミドフィルムは、真空容器１０から取り出し、ＣｒとＣｕの積層薄膜上に更に湿式めっき法によりＣｕ層を８μｍの厚さに形成することによって、銅ポリイミドフレキシブル基板とした。得られた銅ポリイミドフレキシブル基板は、表面処理の途中でフィルムが大気中に曝されることながいため、ピンホールの発生が少なく、金属層のポリイミドフィルムへの密着力も良好であった。
【００４１】
［実施例２］
図８〜９の巻取式複合真空表面処理装置において、内部に加熱冷却手段を備えたキャンロール１２に対向している各処理室Ａ、Ｂ、Ｃごとに、処理室用真空ポンプ２０ａを備えた処理室Ａにはスパッタリング手段１６ａとヒータ手段１４ａを、処理室用真空ポンプ２０ｂを備えた処理室Ｂにはスパッタリング手段１６ｂとプラズマ発生手段１５ｂを、及び処理室用真空ポンプ２０ｃを備えた処理室Ｃにはスパッタリング手段１６ｃとプラズマ発生手段１５ｃを、それぞれ取り付けた。また、スパッタリング手段１６ａと１６ｂには共にＣｕのスパッタリングターゲットを、スパッタリング手段１６ｃにはＣｒのスパッタリングターゲットを装着した。
【００４２】
まず、図８の状態において、真空容器１０内の片方の巻取巻出ロール１１ａに長さ１０００ｍ、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを装着し、真空容器底板１０ｂに設置した全体用真空ポンプ（図示せず）を用いて、真空容器１０内の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ以外の部分を真空排気し、更に各処理室用真空ポンプ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを用いて、真空容器１０内の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃを真空排気した。その後、ヒータ手段１４ａを用いる処理室Ａは真空排気したままの状態とし、他の処理室ＢとＣにはＯ２ガスを導入して内部を６.７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）に保持した。キャンロール１２の回転に合わせて巻取巻出ロール１１ａから毎分１０ｍの速さで巻き出したフィルム１３を他方の巻取巻出ロール１１ｂに巻き取りながら、回転するキャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃで表面処理を施した。尚、キャンロール１３の表面温度は３０℃に制御した。
【００４３】
即ち、処理室Ａでは、ヒータ手段１４ａに電力を供給して１５０℃の温度に保持することにより、フィルム１３を加熱して乾燥処理した。処理室Ｂではプラズマ発生手段１５ｂのプラズマ電極に高周波電源から２ｋＷの電力を供給し、及び処理室Ｃではプラズマ発生手段１５ｃのプラズマ電極に高周波電源から３ｋＷの電力を供給して、それぞれプラズマ放電を発生させることにより、フィルム１３の表面を活性化ないし粗面化する前処理を行った。これらの表面処理を連続して約１００分間実施して、１巻のポリイミドフィルムを表面処理した。
【００４４】
次に、真空容器１０の真空状態を破ることなくマスク板１９を移動させることにより、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃ内のフィルム処理位置を変えて図９の状態とした。この図９の状態で、上記と同様に真空容器１０の内部を再度真空排気した後、真空容器１０内の各処理室Ａ、Ｂ、Ｃにアルゴンガスを導入して、処理室ＡとＢは圧力を２.７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）に保持し、処理室Ｃでは圧力を２.０Ｐａ（１５ｍＴｏｒｒ）に保持した。尚、キャンロール１２の表面温度は−１０℃に制御した。キャンロール１２の回転に合わせて巻取巻出ロール１１ｂに巻き取られている上記処理済みのフィルム１３を巻取巻出ロール１１ａに毎分５ｍの速さで搬送しながら、キャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に各処理室Ａ、Ｂ、Ｃにおいて成膜処理を施した。
【００４５】
即ち、各スパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃに電力を供給し、スパッタリングターゲットからターゲット物質を叩き出して、フィルム１３上にターゲット物質の薄膜を形成した。具体的には、約２００分間の処理により、まず処理室Ｃではスパッタリング手段１６ｃにより厚さ約２０ｎｍのＣｒの薄膜を、次の処理室ＢとＡではスパッタリング手段１６ｂと１６ａにより合計厚さ約２００ｎｍのＣｕの薄膜を、この順に積層して形成した。
【００４６】
尚、上記の表面処理を終了したポリイミドフィルムは、真空容器１０から取り出した後、上記実施例１と同様に、ＣｒとＣｕの積層薄膜上に更に湿式めっき法によりＣｕ層を８μｍの厚さに形成することにより、銅ポリイミドフレキシブル基板とした。得られた銅ポリイミドフレキシブル基板は、表面処理の途中でフィルムが大気中に曝されることながいため、ピンホールの発生数が少なかった。
【００４７】
［比較例］
途中で真空状態を破らなければ複数の表面処理を行うことができない従来一般の巻取式真空表面処理装置での処理例として、上記実施例１と同じ構造を有する図３〜４の表面処理装置を利用して、下記のごとく表面処理を実施した。
【００４８】
即ち、まず、図３の状態において、真空容器１０内の表面処理手段として、処理室Ａにはヒータ手段１４ａを、処理室Ｂにはプラズマ発生手段１５ｂを、処理室Ｃにはプラズマ発生手段１５ｃを、それぞれ取り付けた。尚、この比較例では、図３に図示されているスパッタリング手段１６ａ、１６ｂ、１６ｃは取り付けていない。片方の巻取巻出ロール１１ａに長さ１０００ｍ、厚み２５μｍのポリイミドフィルムを装着し、真空容器１０の内部を真空排気した後、Ｏ２ガスを導入して真空容器１０の内部を６.７Ｐａ（５０ｍＴｏｒｒ）に保持した。尚、キャンロール１３の表面温度は３０℃に制御した。
【００４９】
次に、キャンロール１２の回転に合わせて巻取巻出ロール１１ａからで巻き出したポリイミドフィルムを、キャンロール１２に沿わせて毎分１０ｍの速さで移動させながら、処理室Ａではヒータ手段１４ａを１５０℃の温度に保持してフィルム１３を乾燥処理し、処理室ＢとＣではプラズマ発生手段１５ｂ、１５ｃの各プラズマ電極に高周波電源から３ｋＷの電力を供給し、プラズマ放電を発生させることにより、フィルム１３の表面を活性化ないし粗面化する前処理を行った。これらの表面処理を連続して約１００分間実施して、１巻のポリイミドフィルムの処理を終了した。
【００５０】
その後、真空容器１０を真空リークして大気圧に戻し、上記の乾燥及びプラズマ処理されたポリイミドフィルムを取り出した。取り出したポリイミドフィルムを図４の状態の装置に移して、巻取巻出ロール１１ｂに挿着した。また、真空容器１０内の表面処理手段として、処理室ＡとＢにはＣｕのスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング手段１６ａ、１６ｂを、処理室ＣにはＣｒのスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング手段１６ｃを、それぞれ取り付けた。尚、この比較例では、図４に図示されているヒータ手段１４ａ、プラズマ発生手段１５ｂ、１５ｃは取り付けていない。
【００５１】
この状態で真空容器１０の内部を真空排気した後、Ａｒガスを導入して真空容器１０の内部を２.７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）の圧力に保持した。尚、キャンロール１２の表面温度は−１０℃に制御した。キャンロール１２の回転に合わせて巻取巻出ロール１１ｂから上記処理済みのフィルム１３を巻取巻出ロール１１ａに毎分５ｍの速さで搬送しながら、各処理室Ａ、Ｂ、Ｃにおいてキャンロール１２に沿って移動するフィルム１３に薄膜を形成した。具体的には、約２００分間の処理により、処理室Ｃで厚さ約２０ｎｍのＣｒの薄膜を、処理室ＢとＡでは合計厚さ約２００ｎｍのＣｕの薄膜を、この順に積層して形成した。
【００５２】
上記の表面処理を終了したポリイミドフィルムは、上記実施例１と同様に、ＣｒとＣｕの積層薄膜上に更に湿式めっき法によりＣｕ層を８μｍの厚さに形成して、銅ポリイミドフレキシブル基板とした。得られた銅ポリイミドフレキシブル基板は、一旦処理されたフィルムを途中で大気中に曝していることから、上記実施例１の場合に比べて、ピンホールの発生が多く、且つ金属層のポリイミドフィルムへの密着力も若干劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来の巻取式真空成膜装置の最も基本的な構成を示す概略の断面図である。
【図２】従来の巻取式真空成膜装置の他の構成を示す概略の断面図である。
【図３】本発明による巻取式複合真空表面処理装置の一具体例を示す概略の断面図である。
【図４】図３の装置のマスク板を移動した状態を示す概略の断面図である。
【図５】図３のＸ−Ｘ線に沿った概略の断面図である。
【図６】マスク板の別の移動方法を示す装置の概略の断面図である。
【図７】図６のＹ−Ｙ線に沿った概略の断面図である。
【図８】本発明による巻取式複合真空表面処理装置の他の具体例を示す概略の断面図である。
【図９】図８の装置のマスク板を移動した状態を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      真空チャンバ
３      薄膜形成部
７、７ａ、７ｂ    成膜ドラム
８      カソード組立体
１０      真空容器
１０ａ    真空容器周壁
１０ｂ    真空容器底板
１０ｃ    真空容器天板
１１ａ、１１ｂ    巻取巻出ロール
１２      キャンロール
１２ａ    回転軸
１３      フィルム
１４ａ      ヒータ手段
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ    プラズマ発生手段
１６ａ、１６ｂ    スパッタリング手段
１７      第１遮蔽板
１８      第２遮蔽板
１９      マスク板
１９ａ    軸部
１９ｂ    駆動板
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ    処理室用真空ポンプ
２１      ギア歯車部
２２      ギア駆動軸
２３      帯状ギア部
２４      マスク開口部
【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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【図８】
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【図９】
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