JP2001073133A - 真空薄膜形成装置および真空薄膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長尺有機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。 【解決手段】 繰り出しロール１５、案内ロール１６〜
２１および巻き取りロール２２が収納されている収納室
１１にマグネトロンスパッタ電極２５を設ける。コンダ
クタンスバルブ１３およびガス導入系２４によりマグネ
トロンスパッタ電極２５の周囲に所定の窒素ガス雰囲気
を形成する。成膜室１２で、コンダクタンスバルブ１４
およびガス導入系２９により所定のアルゴンガス雰囲気
を形成する。収納室１１でマグネトロンスパッタ電極２
５により長尺有機基材９のプラズマ処理を行う。プラズ
マ処理された長尺有機基材９に成膜室１２で薄膜の形成
を行う。マグネトロンスパッタ電極３１〜３３の薄膜形
成速度に見合う速度でマグネトロンスパッタ電極２５に
よるプラズマ処理を行って薄膜を高速に形成する。

Description

【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５
６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６
９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６
７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７０，７
１，７２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７
１，７２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５
０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
段とを備えたものである。

【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。

【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２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２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２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。

【００２５】また、第１のスパッタ電極は、搬送手段の
繰り出し側に配置してもよい。この場合、第２室で薄膜
が形成される前に長尺基材に対し第１のスパッタ電極に
より例えばプラズマ処理などの前処理を行うことが可能
になる。

【００２６】また、第１室内の搬送手段の巻取り側に搬
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
された第３のスパッタ電極をさらに備えてもよい。この
場合、第１室内で搬送手段の繰り出し側と巻取り側の両
方でそれぞれ第１および第３のスパッタ電極を用いて処
理をすることができ、搬送手段が長尺基材を搬送してい
るときに複数の処理を同時に行うことが可能になり成膜
時間を短縮することができる。

【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。

【００２９】また、第１の排気を行う第１の排気手段
と、第２室内の排気を行う第２の排気手段と、第１のス
パッタ電極の周囲に気体を導入する第１の気体導入手段
と、第２室内に気体を導入する第２の気体導入手段とを
さらに備えることが好ましい。この場合、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。

【００３０】また、第１室内の排気を行う第１の排気手
段と、第２室内の排気を行う第２の排気手段と、第１の
スパッタ電極の周囲に気体を導入する第１の気体導入手
段と、第２室内に気体を導入する第２の気体導入手段
と、第３のスパッタ電極の周囲に気体を導入する第３の
気体導入手段とをさらに備えることが好ましい。この場
合、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３のスパッタ電極を用いて行う処理を互い
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。

【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。

【００３３】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、第１室内で搬送されている長尺基材にスパッタ電
極によるプラズマ処理を行う第１の工程と、プラズマ処
理が行われて第２室内で搬送されている長尺基材に薄膜
を形成する第２の工程とを備えたものである。

【００３４】本発明に係る真空薄膜形成方法において
は、スパッタ電極により第１室内で行うプラズマ処理を
第２室内で行う薄膜の形成に見合う速度で行うことがで
きる。それにより、高速に薄膜を形成することができ
る。また、スパッタ電極により第１室で長尺基材をプラ
ズマ処理した直後に第２室で薄膜の形成を行うことがで
きる。それにより、プラズマ処理された長尺基材の表面
の汚染が少なく密着信頼性の高い薄膜形成が可能にな
る。

【００３５】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、第１室に設けられた第１のスパッタ電極の周囲お
よび第２室に互いに異なる雰囲気を形成する第１の工程
と、第１室内で搬送されている長尺基材に第１のスパッ
タ電極により第１の薄膜を形成する第２の工程と、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
薄膜を形成する第３の工程とを備えるものである。

【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。

【００３７】第４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、第１室内に配置されたスパッタ電極の周囲および
第２室に互いに異なる雰囲気を形成する第１の工程と、
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
する第２の工程と、第２室を経由して再び第１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の薄膜を形成する第３の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。

【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２
２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２
３ａ，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２
８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３１，３
２，３３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３
７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２
３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２
９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３
０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２
２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１
２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２
２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１
９，２０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２８，３
４〜３６，４０からマグネトロンスパッタ電極２５，３
１〜３３，３９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１７，１
６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２
４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２０ｎ
ｍ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／ｃ
ｍ² ）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、ＰＥ
Ｔフィルム上にＩＴＯ（インジウムと錫の酸化物）、Ａ
ｇ（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１．０×１
０^-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１０ｎ
ｍ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／ｃｍ
² 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１０ｎ
ｍ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３１，３
２により反応性スパッタを行い、６０ｎｍの厚みのＩＴ
Ｏ層を成膜し、マグネトロンスパッタ電極３９により１
０ｎｍ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３
１，３２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／ｃｍ
² 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１
２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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河添 昭造 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA11 AA25 BA04 BA07 BA08 BA46 BA50 BB02 BC07 CA05 DA02 DA04 DC03 DC35 DC39 JA10 KA03

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   る薄膜形成手段とを備えたことを特徴とする真空薄膜形
   成装置。
2. 【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２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。
3. 【請求項３】 前記第１のスパッタ電極は、前記搬送手
   段の繰り出し側に配置されたことを特徴とする請求項１
   または２記載の真空薄膜形成装置。
4. 【請求項４】 前記第１室内の前記搬送手段の巻き取り
   側に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第３のスパッタ電極をさらに備え
   たことを特徴とする請求項３記載の真空薄膜形成装置。
5. 【請求項５】 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４記載の
   真空薄膜形成装置。
6. 【請求項６】 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２〜５の
   いずれかに記載の真空薄膜形成装置。
7. 【請求項７】 前記第１室内の排気を行う第１の排気手
   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１のスパッタ電極の周囲に気体を導入する第１の
   気体導入手段と、 前記第２室内に気体を導入する第２の気体導入手段とを
   さらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   に記載の真空薄膜形成装置。
8. 【請求項８】 前記第１室内の排気を行う第１の排気手
   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１のスパッタ電極の周囲に気体を導入する第１の
   気体導入手段と、 前記第２室内に気体を導入する第２の気体導入手段と、 前記第３のスパッタ電極の周囲に気体を導入する第３の
   気体導入手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項
   ４または５記載の真空薄膜形成装置。
9. 【請求項９】 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１〜８の
   いずれかに記載の真空薄膜形成装置。
10. 【請求項１０】 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１〜９のい
    ずれかに記載の真空薄膜形成装置。
11. 【請求項１１】 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、 前記第１室内で搬送されている前記長尺基材にスパッタ
    電極によりプラズマ処理を行う第１の工程と、 前記プラズマ処理が行われて前記第２室内で搬送されて
    いる前記長尺基材に薄膜を形成する第２の工程とを備え
    たことを特徴とする真空薄膜形成方法。
12. 【請求項１２】 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、 前記第１室に設けられた第１のスパッタ電極の周囲およ
    び前記第２室に互いに異なる雰囲気を形成する第１の工
    程と、 前記第１室内で搬送されている前記長尺基材に前記第１
    のスパッタ電極により第１の薄膜を形成する第２の工程
    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の薄膜を形成する第３の工程とを備えた
    ことを特徴とする真空薄膜形成方法。
13. 【請求項１３】 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、 前記第１室内に配置されたスパッタ電極の周囲および前
    記第２室に互いに異なる雰囲気を形成する第１の工程
    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
    膜を形成する第２の工程と、 前記第２室を経由して再び前記第１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の薄膜を形成する第３の工程とを備えたこと
    を特徴とする真空薄膜形成方法。